大气的温度常随距地面的高度增加而下降，但此种气温的梯度变化并非固定不变。实际上，有时可能出现温度随高度上升而增高现象，这种情况称为气温逆温，简称逆温。出现逆温的大气有一定的厚度，这层大气称为逆温层。
出现逆温现象时，不能产生垂直对流，大气处于稳定状态，低层空气中的污染物难以扩散，污染物浓度显著升高，形成环境污染，危害人体健康。
逆温形成的因素很多，根据其成因可分为辐射逆温、平流逆温、下沉逆温和锋面逆温等。
1.地面辐射冷却：在晴朗无风或微风的夜晚，地面很快辐射冷却。贴近地面的大气层也随之降温。由于空气愈靠近地面，受地面的影响愈大，所以，离地面愈近，降温愈多;离地面愈远，降温愈少，因而形成了自地面开始的逆温。随着地面辐射冷却的加剧，逆温逐渐向上扩展，黎明时达最强。一般日出后，太阳辐射逐渐增强，地面很快增温，逆温便逐渐自下而上消失。夏季夜短，逆温层较薄，消失也快，冬季夜长，逆温层较厚，消失较慢。
2.空气平流：当暖空气水平移动到冷却的地面、水面或气层之上时，底层空气因受下垫面的影响迅速降温，上层空气因距离较远，降温较少，于是产生逆温。逆温的强弱，主要由暖空气和冷地表面的温差决定。温差大，逆温越强。冬半年，在中纬度的沿海地区，因为那里海陆的温差显著，当海上暖空气流到大陆上时，常常出现逆温。
3.空气下沉：常发生在山地。山坡上的冷空气沿山坡下沉到谷底，谷底原来的较暖空气被冷空气抬挤上升，从而出现温度的倒置现象。这样的逆温主要是在一定的地形条件下形成的，所以又称为地形逆温。如美国的洛杉矾因周围三面环山，每年有200多天出现逆温现象。
4.锋面因素：对流层中，冷暖空气相遇，暖空气密度小，爬升到冷空气的上面，两者之间形成一个倾斜的过渡区锋面。在锋面上，如果冷暖空气的温度差比较显著，也可出现逆温，由于锋是从地面向冷空气上方倾斜的，逆温层也随锋面的倾斜而呈倾斜状态。因此逆温只能在冷空气所控制的地区内观察到而且，逆温的高度与观测点相对于地面锋线的位置有关.观测点距地面锋线愈近，逆温高度愈低
不管是何种原因形成的逆温，都会对空气质量产生很大影响，它阻碍了空气的垂直对流运动，妨碍了烟尘、污染物、水汽凝结物的扩散，几十米甚至几百米厚的逆温层像一层厚厚的被子罩在城市的上空，近地面的污染物无路可走，只好原地不动，越积越厚，烟尘遮天蔽日，空气污染势必加重。
空气污染中毒事件大都与逆温有关。如果连续出现几天逆温，空气污染物就会大量积累，易发生空气污染中毒事件。如美国的工业小镇多诺拉，于1948年10月连续4天逆温，工厂及居民排放的空气污染物硫氧化物和烟尘不能及时扩散，使只有14000人的小镇，4天内有5900人患病，20多人死亡。1952年发生在英国伦敦的烟雾事件也是与大雾和逆温有关，工厂和千家万户排出的烟尘、二氧化硫滞留在城市上空，4天内有5000人死亡。发生在比利时的马斯河谷烟雾事件、洛杉矶光学烟雾事件等均与逆温天气有关。
逆温天气，应调整户外活动和开窗通风时间。应选择上午10时至下午3时这段时间进行户外活动和开窗通风，避开下午6时至第二天上午8时这个污染高峰时间。
逆温天气，生煤炉取暖者应格外小心煤气中毒。有逆温时，室内的空气污染物外排受阻，取暖煤炉产生的一氧化碳在室内越积越多，易发生煤气中毒，因此要格外小心，检查风斗是否好用，必要时开窗通风。
逆温天气，年老体弱和呼吸道疾病患者不要到室外活动。有逆温出现时，室外空气中的一氧化碳、二氧化硫、可吸入颗粒物等有害物质浓度要比非逆温时高出数倍乃至数十倍。而老年人、呼吸道疾病患者、妊娠妇女、婴幼儿等对这些污染物非常敏感，易受其害，因此更应引起重视。
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