逆温现象及其对流层中的气温变化与天气现象解析
逆温在对流层中，温度随着高度的增加而降低。平均海拔每升高100米，气温下降约0.65°C。温度之所以随海拔升高而降低，是因为对流层大气的主要热源是来自地面的长波辐射。距离地面越高，受热越少，温度越低。但在一定条件下，对流层的温度也可能随海拔升高而升高，称为“逆温现象”。由于受地表影响较大，气象要素（温度、湿度等）水平分布不均匀。空气有规律的垂直运动和无规律的湍流混合都相当强烈。水蒸气、灰尘、热量在上下层交换、混合。由于90%以上的水汽集中在对流层，因此云、雾、雨、雪等许多天气现象都发生在对流层。
对流层
分层的
对流层中，根据气流和天气现象的分布特点，可分为下层、中层和上层。
对流层
(1)下层：下层又称扰动层或摩擦层。其射程一般为从地面到高空2公里。根据季节和昼夜的不同，下层的范围也会发生变化。一般来说，夏季高于冬季，白天高于夜间。该层气流受地面摩擦力影响较大，紊流交换特别强烈。一般来说，随着高度的增加，风速增大，风向发生偏转。该层受地面热效应影响，温度也有明显的昼夜变化。由于该层含有较多的水汽和尘埃颗粒，因此经常出现低云、雾和浮尘。
（2）中层：中层底部边界位于摩擦层顶部，上层高度约6公里。它受地面的影响比摩擦层小得多，气流状况基本可以表征整个对流层空气运动的趋势。大气中的大部分云和降水发生在这一层。
(3)高层：高层从海拔6公里处延伸至对流层顶部。该层受地面影响较小，气温常年在0℃以下，水汽含量较少，各类云均由冰晶和过冷水滴组成。在中纬度地区和热带地区，该层常出现风速等于或大于30米/秒的强风带，即所谓的急流。
此外，对流层和平流层之间还有一个厚度数百米至1至2公里的过渡层，称为对流层顶。该层的主要特点是温度随高度下降的突然变化。变化的条件包括：温度随着海拔的升高而降低得非常缓慢，或者几乎是等温的。对流层顶的位置是根据这种变化的起始高度确定的。对流层顶的平均温度在低纬度地区为-83°C，在高纬度地区为-53°C。对流层顶对垂直气流有很大的阻挡作用，上升的水蒸气和尘埃颗粒聚集在其下方，导致那里的能见度常常很差。
温度变化
对流层气温随海拔高度变化
在对流层中，由于其主要直接热源是来自地面的辐射，因此温度随着高度的增加而降低。青藏高原的对流层由于增加了地面辐射的位置，因此比同海拔的其他地区明显温暖。
对流层随海拔变化的一般规律是：海拔每增加100米，气温下降0.65℃。
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由于温度的这种变化，空气对流运动的特点是运动强烈。
在平流层中，由于距地面较远，地面辐射的影响可以忽略不计。它的热量来自于臭氧吸收的太阳紫外线。因此，下冷上热，大气以水平流动为主。
中层又称高空对流层，也是上冷下热，对流明显。 （远离臭氧层）
在地面附近，温度高的地方空气向上运动，温度低的地方空气向下运动，从而形成空气对流。对流层温度下高上低，容易发生空气对流。显着的对流运动和充足的水汽使对流层的天气现象复杂多变。云、雨、雪、雷电等主要天气现象都发生在这一层。对流层的各种天气变化影响着生物的生存和行为。对流层是大气中与人们生产、生活关系最密切的一层。
压力温度结构
压力
大气压力随着高度的增加而降低。这是因为表面上的空气受到其上方所有空气的挤压。相反，在高处，受到的空气压力较小，因此气压也降低。气压随高度的变化可以根据以下流动动力学方程计算：
这里：
对流层
g = 重力加速度
ρ = 密度
h = 高度
p = 压力
R = 气体常数
T = 温度
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假设温度正常，压力随高度呈指数下降：
温度
在对流层，海拔每增加1公里，气温平均下降6.49摄氏度。这种温度降低是由于绝热冷却的发生。当空气上升时，气压降低并且空气膨胀。空气为了膨胀，需要在其周围做一定量的功，所以温度就会下降。 （由于热力学第一定律）
在中纬度地区，气温从海平面约 +17°C 降至对流层顶约 -52°C。在极地地区（高纬度地区），由于对流层比较薄，气温只会降至-45℃。相反，在赤道地区（低纬度），气温可降至-75°C。
由于对流层上部冷、下部热，对流运动特别显着。这就是中文“对流层”名称的由来。
对流层顶
对流层与其上方平流层之间的边界，距地面约 11 公里，称为对流层顶。但这个边界的高度会随着季节和纬度的变化而变化。一般来说，赤道附近高17公里，两极附近高约9公里，平均高度距地面约11公里。大多数长途客机飞越该边境。
要计算对流层温度随高度的变化需要了解平流层，平流层定义了对流层的位置。在对流层中，温度随着高度的增加而降低，而在平流层中，温度随着高度的增加而增加。当温度递减率从正数（对流层）变为负数（平流层）时，就表明存在对流层顶区域。
大气环流
大尺度大气环流的基本结构大致保持不变。地球上的风带和湍流由三个对流环流（三轮车）驱动：哈德利环流（低纬度）、费雷尔环流（中纬度）和极地环流。这三个对流环流携带盛行风并将热能从赤道传递到两极。
由于对流运动显着，水汽和杂质丰富，天气现象复杂多变。与水的相变有关的事物，如雾、雨、雪等，都集中在这一层。
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