通常情况下，气温随着海拔升高而降低，上层空气较冷，冷空气重会下沉，下层空气较热，热空气轻会上浮，就形成了对流。

但在冬春季节，地面对于大气是冷源，尤其是夜间辐射降温明显，近地面的大气温度比上层大气温度低，造成大气层结构稳定，空气无法上下对流，污染物积聚就很难扩散。

冬季干燥，不利于形成降水，降雨量少且持续时间较短，风速和风力较小，对空气中污染物的冲刷效果不明显，导致PM_2.5浓度居高不下。

冬季尤其是北方地区多采用煤炭取暖，燃煤量显著升高，排放的煤烟粉尘在逆温层天气下蓄积不散。

冬季由于气温降低，使得汽车发动机工作循环的气体压力与温度不高，混合气体的燃烧速度减慢，引起不完全燃烧，机动车尾气排放增加，从而导致PM_2.5及二氧化硫、氮氧化物、VOCs等前体物的排放量增加，这也是造成冬季雾霾严重的最主要原因。