依据对流层到地面的位置来计算
对流层的位置约由地面至12公里的高度。在对流层里的气温随着高度增加而降低，大约是每上升1公里下降6.5℃，由于温度的变化大，使得空气不稳定而有对流产生，所有的气象变化均发生在此层中。同温层的位置约由地面12公里至50公里的高度。
同温层里的温度变化和对流层相反，是随高度增加而略增，在这层里的空气对流及涡流的情形非常微弱，大气中的臭氧层便在此层的温度随高度的增加而锐减。游离层的位置在离地面80公里以上，空气极为稀薄，并且游离化，此层的温度随高度的增加而上升。
离地面愈高，大气压力愈低，今以一绝热箱形装置来仿真不同高度下的气压状态，并量取其温度。发现每上升一千公尺高度时，气温大约降低摄氏一度，这种温度随高度直线递减的关系，称为大气绝热递减率。当大气的温度递减率高于绝热递减率;即每升一千公尺，温度下降1℃以上;时称为超热状态，此时由于温度变化过大造成不稳定的气流，温度梯度差异大。反之，当大气的温度递减率低于绝热递减率时（即每升高一千公尺，温度下降1℃以下），称为次绝热状态，此时因温度变化小，气流稳定，温度梯度差异小。
阳光是决定温度梯度的其中一个因素
由于阳光是地球最大的能量来源，所以地球表面或大气的温度受吸收阳光的多寡而定，进而影响温度梯度高低差异。
