대기안정은 고도에 따른 공기의 수직혼합에 연관된다. 낮 동안에 공기의 온도는 고도가 높아짐에 따 라 빠르게 낮아지는데, 이는 공기의수직운동을 촉진시킨다. 밤에는 공기의 온도가 고도가 높아짐에 따라 서서히 낮아지며, 따라서 공기의 수직운동을 빠르게 촉진시키지 못한다. 이따금 대기의 역전현상이 일어나기도 한다. 대기의 역전현상이 일어나는 동안에는 고도가 높아짐에 따라 온도가 증가하여 미세한 수직운동을 일으킨다. 이러한 현상은 지표가 열복사에 의해 빠르게 냉각되는 밤에 빈번하게 일어난다. 지표면의 상태는 표면에서의 기계적 공기의 혼합과 고도에 따른 풍속분포도에 영향을 미친다. 수풀이나 건물들은 공기의 혼합을 촉진시키는 반면에 호수나 개방지역에서는 이러한 현상을 둔화시키는 경향이 있다. 이러한 대기안정은 오염원의 누출이 발생하는 경우를 다루는데 있어서 중요한 인자이다. 일반적으로 5～6 km 수직방향에 따른 기압차는 약 500 mb이며, 이 값은 지표면상의 기압차 보다는 매우 크다. 지표면상의 기압차는 일반적으로 100 km당 약 5 mb보다 작은 경우가 대부분이다. 이와 같이 수직거리에 따르는 기압차는 온도의 변화를 초래하게 되며 오염물질의 분산과 매우 깊은 관계를 나타낸다. 건조된 공기는 100m 올라감에 따라 1℃보다 적은 경우, 큰 경우, 또한 유사한 경우의 3가지의 체감률로 구분할 수 있는데, 온도의 체감률이 큰 경우에는 공기의 밀도가 주위의 공기보다 적게 되어 배출된 오염물질이 상승하게 된다. 만약 공기의 체감률이 100m당 1℃ 혹은 이보다 작은 경우에는 주위의 공기와 비교할 때 밀도가 같거나 혹은 커서 이 공기는 상승시켜 주더라도 원위치로 돌아오게 된다. 실제적인 대기에는 과단열(superadiabatic), 중립(neutral), 미단열(subadiabatic), 역전(inversion)의 현상이 일어난다. 과단열 체감이라 함은 온도의 체감률이 단열 체감률보다 큰 경우이며, 작은 경우에는 미단열 체감이라고 한다. 중립은 단열 체감과 평행한 경우이며, 높이에 관계 없이 온도가 일정한 경우를 등온(isothermal)이라고 한다. 과단열 체감인 경우는 복사열이 강하게 작용하거나 혹은 찬 공기가 따뜻한 지표 상을 흐를 때에 형성된다. 이 경우에 온도의 변화는 -1℃/100m보다 크게 되며, 이러한 현상은 지표로부터 200m이내에서 흔히 일어난다.