雾霾天气主要出现在山东省、江苏省、上海市、浙江省、山西省、天津市、河南省、安徽省的大部分地区，属于我国四大地理区域的北方地区和南方地区在距离地面1000米以内的范围内，PM2.5浓度的确总体呈现随高度增加而下降的趋势。
但也有例外——他们发现大气中的“逆温层”妨碍污染物垂直扩散，增加了逆温层下、近地面PM2.5浓度，为雾霾“围城”提供了气象条件。彭仲仁解释称，在低层大气中，气温一般会随高度增加而降低，但在某些情况下，气温有时反而随高度增加而升高，出现逆温现象，形成逆温层，不利于污染物消散。在此意义上，城市空气污染预报可以采集逆温层气象数据，预测中重度雾霾驱散的时间。通常，逆温层在早间的高度维持在上空400米至500米，而午间则升至700米至800米。打比方而言，上海“第一高度”——上海中心大厦的600多米顶层，以及其他超高层摩天大楼可能处于逆温层中，雾霾的“被子”也在这一高度上。有时尽管“高冷”的高气压冷空气控制城市上空，仍可能压低逆温雾霾层。一般情况下，大气温度随高度增而下降(每升高100米下降0.6°)。高层大气温度低，底层大气温度高，这种“头重脚轻”的结构容易产生空气对流运动，可以将地面上方的空气污染物运到高空然后“抛”向四周，从而减轻城市的空气污染。逆温现象中，高层大气温度高，底层大气温度低，这种异常现象导致大气层级结构稳定，空气污染物难以扩散。常见的逆温现象分为辐射逆温、平流逆温、地形逆温、下沉逆温和洋流逆温。晴朗无云的夜空，由于地面辐射减弱，近地面气温骤降，高处大气降温下降缓慢(比热容差异导致降温速度不同)，出现上暖下冷。黎明前近地面气温降至最低，辐射逆温效果达到最强，日出之后逆温现象逐渐消失，早晚雾霾较浓就是这个原因。
