一般情况下，在低层大气中，气温是随高度的增加而降低的，这时候地面的暖空气上升、高空冷空气下沉，形成的对流有利于污染物的扩散。有时在某些层次可能出现相反的情况，即气温随高度的增加而升高，这种现象称为逆温，出现逆温现象的大气层称为逆温层。逆温条件是不利于污染物扩散的。
逆温层形成的原因主要有四种
一、辐射逆温
辐射逆温是夜间因地面、雪面或冰面、云层顶部等的强烈辐射冷却，使紧贴其上的气层比上层空气有较大的降温而形成的。
二、地形逆温
在低洼地区（谷地、盆地）因辐射冷却，冷空气沿斜坡下沉流入低洼地区形成逆温。这种逆温称为地形逆温。如天山北坡从12月——次年2月在近地层会存在一层深厚的逆温层，它的形成主要是由于冷空气受阻积累的，在形成的“冷空气湖”上有较暖的空气层。天山北坡的逆温层厚度至少有1500米，在南坡只有700米。这种冬季逆温层在青藏高原东部和北部边缘是普遍存在的。
三、平流逆温
暖空气水平移动到冷的地面或气层上，由于暖空气的下层受到冷地面或气层的影响而迅速降温，上层受影响较少，降温较慢，从而形成逆温，这种逆温现象就是平流逆温。主要出现在中纬度沿海地区
四、乱流逆温
乱流逆温是由于低层空气的乱流混合，在乱流层的顶部所形成的逆温。因乱流逆温出现在乱流混合层的顶部，所以其离地的高度随乱流层的厚薄而定；乱流强时，乱流层厚，它所在的高度就高；反之，高度就低。一般它都位于摩擦层的中上部。乱流逆温的厚度不大，一般不超过几十米。从湿度的垂直分布来看，在逆温层以下，经过强烈的乱流混合后，气层中水汽的垂直分布已比较均匀。在逆温层的底部，由于下层的水汽和杂质向上输送和温度的下降。容易产生层云和层积云。
此外还有:
1盆地的地形是其中之一
冷空气进入盆地后，盆地周边气温上升得更快，相应的，盆地上空的空气气温也会上升，形成逆温。
2暖平流也会促生逆温
周边有温暖的气流过来，覆盖在盆地上空，也会形成逆温。
3同时，高压环流也会导致逆温
高压系统中，空气会下沉。下沉到一定高度的时候，气温会比近地面的高，逆温形成。
4此外，地面逆辐射也会形成逆温
晚上地面向外辐射热量，近地面的空气随着地面温度下降而降温，远离地面的空气吸收热量后气温上升，形成逆温。
辐射逆温
在天晴风小的夜间，地面的热量向空间散失很快，地表温度迅速下降，地面空气受其影响也随着下降，越近地面的空气受其影响越大，于是就出现近地面层空气随高度升高而升高的辐射逆温。
辐射逆温的厚度可以从几米到几十米，最高可达数百米。
辐射逆温以秋冬季出现的最多，强度也最大，近地面的空气常因气温降低，水汽凝结而形成大雾。秋冬季早晨的雾多且浓就是这个道理。
锋面逆温
当冷暖空气相遇时，它们之间会出现一个向冷空气一侧倾斜的界面，这个界面实际上是冷暖空气的过渡区，较轻的暖空气往往爬在较重的冷空气背上，这样过渡区里的气温自然就会出现下冷上暖的逆温现象。
锋面逆温一般出现在几百米到几千米的高空，只有锋面与地面相交的时候，锋面逆温才出现在地面。
平流逆温
当暖空气吹向地面和海面，遇到比它更冷的，它底层的热量会被吸收，因而下冷上热，形成了温度随高度升高而升高的平流逆温。
平流逆温的厚度一般可达数百米，少数可达1000米。
