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大气层结是指大气温度随高度的垂直分布状况。它是气象学中的重要概念，决定了大气的稳定性和对流发展的可能性。温度梯度是层结的核心特征，表示温度随高度的变化率。不同的层结类型会产生不同的大气运动和天气现象。
温度梯度是判断大气层结类型的关键指标。环境温度梯度是实际大气中温度随高度的变化率。干绝热温度梯度是未饱和气块绝热上升时的温度变化率，数值为9.8摄氏度每千米。湿绝热温度梯度是饱和气块绝热上升时的温度变化率，约为6.5摄氏度每千米。这三种梯度的大小关系决定了大气的稳定性特征。
稳定层结的判断条件是环境温度梯度小于干绝热温度梯度。在稳定层结中，气块受到扰动上升时，其温度下降得比环境温度快，密度变大，受到向下的浮力作用，趋于回到原来位置。这种层结抑制垂直运动，不利于对流发展，常伴随层状云、雾霾积聚等天气现象。
不稳定层结的判断条件是环境温度梯度大于干绝热温度梯度。在不稳定层结中，气块受扰动上升时，其温度高于环境温度，密度较小，受到向上的浮力作用，继续加速上升。这种层结促进垂直运动，有利于对流发展，常伴随积状云、雷暴等强对流天气现象。
中性层结是环境温度梯度等于干绝热温度梯度的特殊情况，气块处于中性平衡状态。条件不稳定层结介于湿绝热梯度和干绝热梯度之间，对未饱和气块表现为稳定，但对饱和气块表现为不稳定。这种层结需要外力强迫抬升才能触发对流发展，是许多天气系统形成的重要条件。