大氣吸收太陽短波輻射的能力很弱，而吸收地面長波輻射的能力卻很強。因此，大氣近地層內的溫度變化主要是受地表長波輻射的影響，空氣溫度隨地面溫度的變化而自下而上的變化。壹般是氣溫隨高度的增加而降低，但在特定條件下，也會發生大氣溫度層結逆轉的現象，即r-rd=0及r-rd＜0。
①定義：氣溫隨高度增加而增加的現象稱為逆溫；
②分類：根據逆溫的生成過程，分為五類
a.輻射逆溫：晴朗、少雲無風的夜間，風速＜3m/s(二級)時，地面因強烈的有效輻射而很快冷卻，近地面氣溫下降快，較高氣層冷卻慢，氣溫下降慢，形成自地面向上發展的逆溫層，稱為輻射逆溫。
條件：晴朗、微風、無雲或雲層很薄很高，使地面失去保溫層，散熱快又多，因而降溫激烈，微風有助逆溫層向上擴散，但風速＜2~3m/s，如風大，上下層空氣間的湍流交換加強，熱量下傳，不利於逆溫層的形成。
(a)正常溫度層結
(b)逆溫開始生成，隨地面輻射增強，迅速冷卻，逐漸向上發展
(c)輻射達到最強時為黎明前
(d)日出後，地面增溫，空氣自上而下增溫，逆溫逐漸消失
(e)上午10時左右，逆溫消失
這種逆溫冬季最強，中緯度地區可達200~300m
b.下沈逆溫(壓縮逆溫)
高壓控制區較大氣團下沈運動時，常使原來穩定層結的空氣壓縮成逆溫層結。假定某高度有壹氣層ABCD，厚度為h，當它下沈時，由於周圍大氣對它的壓力逐漸增大，以及由於水平輻射作用，該氣層被壓縮成A?0?4B?0?4C?0?4D?0?4，厚度減小為h?0?4(<h)。氣層下沈過程是絕熱的，則CD下沈到C?0?4D?0?4的距離h?0?4比AB到A?0?4B?0?4的距離大，使氣層頂部的絕熱增溫大於底部，若下沈距離很大時，就可能使頂部增溫的氣溫高於底部增溫後的氣溫。形成逆溫。如原在1000米高度(AB)穩定層結(中性)為10℃的氣塊，下沈到500米時(A?0?4B?0?4)底部溫度上升到15℃，頂部溫度上升到16℃。
下沈逆溫範圍廣，厚度也很大，下沈氣流壹般達到某壹高度就停止了(稱為下沈運動的終止高度)，所以下沈逆溫多發生在高空大氣中。
這種逆溫常出現在反氣旋區。由於強大的冷高壓的水平範圍很廣，直徑約2~3km，所以下沈逆溫也出現在較大範圍內，且強度也較大。因上層空氣的下沈增溫，常使雲層蒸發、消散，因此天氣十分晴朗，冬季寒潮下來以後的日子多屬此種情況。高空有下沈逆溫層存在時，因為少雲，夜間近地面層也有利於輻射逆溫的形成。
c.平流逆溫：由於海陸存在溫差，當海上暖空氣流到陸地上空時，形成平流逆溫，多發生在冬季中緯度沿海地區。
d.湍流逆溫：低層空氣湍流形成的逆溫。空氣運動結果使大氣中包含的熱量、水分及汙染充分交換、混合形成湍流混合層。湍流混合前氣溫的分布如圖a，r＜rd，低層空氣經湍流混合後，氣層溫度將按幹絕熱直減率變化，如b中CD，混合屬上層，出現過渡層DE，為逆溫層。
e.鋒面逆溫：冷暖氣團相遇時，暖氣團由於密度小，爬到冷氣團上面去，形成傾斜的過渡區，稱鋒面，鋒面上如溫差大，會形成逆溫。
4、不同溫度層結下的煙型
溫度層結不同，導致煙囪排出的煙雨形態不同。
①翻卷型：出現在中午前後層結處於不穩定狀態(r-rd＞0)，擴散條件好，汙染物濃度落地點距煙囪近。
②錐型：出現於多雲或陰天的白天、強風、冬季的夜晚，中性層結，氣溫隨高度變化不大，煙流呈圓椎型，汙染物輸送較遠。r-rd≈0，r=rd。
③平展型：出現於弱晴的夜晚和早晨，大氣處穩定狀態，出現逆溫層，煙雲呈水平方向，緩慢擴散，受穩定層結控制，湍流受抑制，垂直方向很小，似帶子。r＜rd煙囪高，汙染物輸送遠，煙囪低，逆溫下汙染物濃度大。冬、春季節微風晴天，午夜至清晨時出現。
④爬升型(屋脊型)：出現在日落後傍晚，因地面輻射逆溫，煙囪高度以下為逆溫，上部仍為不穩定大氣(保持遞減層結)，煙氣向上擴散，而不向下擴散，壹般不會造成汙染。排放口r＞rd，排口下方：r＜rd。
⑤熏蒸型(漫煙型)：出現在日出後8~10時，地面加熱後，使夜間形成的逆溫層從地面向上逐漸消失，即不穩定大氣從地面向上逐漸發展，當發展到煙流的下邊緣或更高壹點時(不穩定狀)，煙流發生向下的強擴散，而上邊緣仍處於逆溫層，這時排出口下方r＞0，r＞rd，不穩定層結；排出上方：r＜0，r＜rd大氣穩定。
煙囪高，逆溫層出現在煙囪出口處以下高度，則可以平展型變為上升型，反之亦然。