一般情況下，大氣溫度随着高度增加而下降，即是說在數千米以下，總是低層大氣溫度高，空氣密度小，高層大氣溫度低，空氣密度大，顯得"頭重腳輕"。這種大氣層結容易發生上下翻滾，即"對流"運動，可将近地面層的污染物向高空乃至遠方輸散，從而使城市空氣污染程度減輕。
可是在某些天氣條件下，地面上空的大氣結構會出現氣溫随高度增加而升高的反常現象，"頭輕腳重"從而導緻大氣層結(層次結構)穩定，稱之為"逆溫"，發生逆溫現象的大氣層稱為"逆溫層"。
它像一層厚厚的被子罩在城鄉上空，上下層空氣減少了流動，近地面層大氣污染物"無路可走"，隻好原地不動，越積越多，空氣污染勢必加重。同時，發生逆溫時，一般風速都很小，這樣，污染物更不易擴散。因此，逆溫層強度越大，層次越厚，維持時間越長，污染往往就越重。
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