在一般情況下，氣溫是隨著海拔高度的增加而降低的。海拔平均每上升100米，溫度降低約0.6℃。這樣，在近地層，大氣低層溫度高，空氣密度小；高層溫度低，空氣密度相對較大，造成了“頭重腳輕”的現(xiàn)象。這種大氣密度的不平衡，容易上下翻滾而形成對流，就會使低層特別是近地面層空氣中的污染物和粉塵向高空移散，從而減輕大氣低層的污染程度。
我國屬季風(fēng)氣候，冬季冷空氣活動頻繁。當(dāng)冷空氣入侵某地時，近地層空氣溫度就會很低，這樣便容易出現(xiàn)氣溫隨大氣高度增加而升高的現(xiàn)象，導(dǎo)致空氣“腳重頭輕”，氣象學(xué)稱這種現(xiàn)象叫“逆溫”，發(fā)生逆溫的大氣層叫“逆溫層”。逆溫層的厚度可從幾十米到幾百米，它就像一層厚厚的被子蓋在地面上，攜帶污染物的空氣向上擴(kuò)散時“無路可走”，只好向下蔓延，從而加重了大氣污染。
冬季出現(xiàn)逆溫層時，近地層空氣中含有大量的顆粒物(工業(yè)城市尤其如此)，對人體健康非常有害。例如，當(dāng)近地層二氧化硫濃度(單位為PPM)達(dá)到1時，人的胸部就略有壓迫感；達(dá)到10時，鼻腔就會有刺激感；達(dá)到30時，就會不由自主地咳嗽；達(dá)到100時，就會打噴嚏、流眼淚；達(dá)到400時，人就會出現(xiàn)呼吸困難。
逆溫中的煙霧常常會誘發(fā)災(zāi)難性的事故。1948年10月下旬，美國匹茲堡附近的多諾拉鎮(zhèn)發(fā)生了一起嚴(yán)重的煙霧災(zāi)難。由于鎮(zhèn)上的許多工廠大量排出二氧化硫氣體，偏逢此時出現(xiàn)了逆溫層，煙霧中的化合物使7000多人病倒，20人死亡。
震驚一時的倫敦?zé)熿F事件，除了燃煤是直接原因外，也與逆溫有關(guān)。1952年12月5日至9日，冷空氣入侵倫敦，貼近地面的空氣形成了逆溫。一連幾天，空氣幾乎靜止不動。時值隆冬季節(jié)，從家庭和工廠的煙囪里排出的煙塵無法向空中擴(kuò)散，越積越多，空氣中彌漫著濃濃的“毒霧”，直接導(dǎo)致4000多人死亡。在毒霧過后的兩個月中，又陸續(xù)有8000多人喪生。
