如果气温的纵向分布限制了空气的垂直运动,就称为“稳定大气”,当暖而轻的空气在冷而重的空气上面时,就会有这种情形。但通常这并非指上面的温度较下面高,因为在相同气压下才能比较空气的冷热或密度。如果真是上面比下面暖,这称为逆温(temperature inversion) ,表示大气非常稳定。在稳定大气的情况下,假设有一气块因某种原因上升时,无论上升至什么高度,都会觉得自己比周围空气冷而重,因此必须降回原来的高度。相反来说,当它下降时,一定会感到自己比周围空气暖而轻,故上升到原来的高度。因为气块经常保持原来的高度,所以便称为稳定大气。控制大气稳定度的因素很多,如果要使大气稳定,就要降低下层的温度(例如辐射冷却),或增加上层的温度(例如较暖空气在冷空气上面滑行)。