Tầng bình lưu là lớp chính thứ hai của khí quyển Trái đất, ngay trên tầng đối lưu và bên dưới tầng trung lưu. Khoảng 20% khối lượng của khí quyển được chứa trong tầng bình lưu. Tầng bình lưu được phân tầng về nhiệt độ, với các lớp ấm hơn cao hơn và các lớp mát hơn gần Trái đất hơn. Sự gia tăng nhiệt độ theo độ cao là kết quả của quá trình hấp thụ bức xạ tia cực tím từ Mặt trời bởi ozone. Điều này trái ngược với tầng đối lưu, gần bề mặt Trái đất, nơi nhiệt độ giảm theo độ cao.
Tầng bình lưu là một vùng tương tác mãnh liệt giữa các quá trình bức xạ, động lực và hóa học, trong đó hỗn hợp khí nằm ngang diễn ra nhanh hơn nhiều so với hỗn hợp thẳng đứng. Hoàn lưu chung của tầng bình lưu được gọi là hoàn lưu Brewer-Dobson, là một hoàn lưu đơn bào, trải dài từ vùng nhiệt đới đến các cực, bao gồm luồng không khí từ tầng đối lưu nhiệt đới và luồng không khí ngoài đô thị. Hoàn lưu tầng bình lưu là một hoàn lưu chủ yếu do sóng điều khiển, vì phần nhô ra nhiệt đới được tạo ra bởi lực sóng bởi các sóng Rossby lan truyền về phía tây, trong một hiện tượng gọi là bơm sóng Rossby.
Một đặc điểm thú vị của hoàn lưu tầng bình lưu là dao động bán niên hai năm một lần (QBO) ở các vĩ độ nhiệt đới, được thúc đẩy bởi các sóng trọng lực được tạo ra đối lưu trong tầng đối lưu. L đến QBO tạo ra một dòng chảy thứ cấp rất quan trọng đối với các chất theo dõi vận chuyển tổng thể của tầng bình lưu như ozone hoặc hơi nước.
Một đặc điểm quy mô lớn khác có ảnh hưởng đáng kể đến hoàn lưu của tầng bình lưu là sự phân hủy của các sóng hành tinh, dẫn đến sự pha trộn dữ dội gần ngang ở các vĩ độ trung bình. Sự phá vỡ này rõ ràng hơn nhiều ở bán cầu mùa đông, nơi vùng này được gọi là vùng lướt sóng. Sự phá vỡ này là do một tương tác phi tuyến tính caogiữa các sóng hành tinh truyền theo phương thẳng đứng và vùng xoáy có tiềm năng cao bị cô lập được gọi là Polar Vortex. Sự phá vỡ kết quả gây ra sự trộn lẫn quy mô lớn giữa không khí và các khí vết khác dọc theo vùng phình ra ở vĩ độ trung bình. Các khoảng thời gian của sự trộn nhanh này nhỏ hơn nhiều so với các khoảng thời gian dâng lên chậm hơn nhiều ở vùng nhiệt đới và các khoảng thời gian ngập nước ở vùng ngoại nhiệt đới.
