對流層中，氣溫隨高度升高而降低，平均每上升100米，氣溫約降低0.65℃。由于受地表影響較大，氣象要素（氣溫、濕度等）的水平分布不均勻?？諝庥幸?guī)則的垂直運(yùn)動和無規(guī)則的亂流混合都相當(dāng)強(qiáng)烈。上下層水氣、塵埃、熱量發(fā)生交換混合。由于90％以上的水氣集中在對流層中，所以云、霧、雨、雪等眾多天氣現(xiàn)象都發(fā)生在對流層。

對流層中從地面到 1～2 千米的一層受地面起伏、干濕、冷暖的影響很大，稱為摩擦層（或大氣邊界層）。摩擦層以上受地面狀況影響較小，稱為自由大氣。對流層與其上的平流層之間存在一過渡層，稱為對流層頂，厚度約幾百米到2千米 。 對流層頂附近氣溫隨高度升高變 化的幅度發(fā)生突變，或隨高度增加溫度降低幅度變小，或隨高度增加溫度保持不變，或隨高度增加溫度略有增高。對垂直運(yùn)動有很強(qiáng)的阻擋作用。

壓力
大氣層的壓力會隨高度升高而下降。這是因?yàn)槲挥诘乇砩系目諝鈺黄渲系乃锌諝鈮褐?，反之在高的地方，空氣被少一點(diǎn)的空氣壓著，故之氣壓亦隨之遞減。氣壓隨高度而改變是可以根據(jù)下列的流動動力學(xué)程式所計(jì)算：

g = 重力加速度
ρ = 密度
h = 高度
p = 壓力
R = 氣體常數(shù)
T = 溫度
假設(shè)一個常溫，壓力會隨高度以指數(shù)方式而下降：

氣溫
在對流層，高度每上升1公里，氣溫會平均下降攝氏6.49度。這種氣溫遞減是因?yàn)榻^熱冷卻的出現(xiàn)。當(dāng)空氣上升時，氣壓會下降而空氣隨之?dāng)U張。為了使空氣擴(kuò)張，需要有一定的功施予四周，故此氣溫會下降。（因熱力學(xué)第一定律）

在中緯度地區(qū)氣溫會由海平面的大約+17℃下降至對流層頂?shù)拇蠹s-52℃。而在極地（高緯度地區(qū)），由于對流層相對地薄，所以氣溫只會下降至-45℃，相反赤道地區(qū)（低緯度地區(qū)）氣溫可以下降到-75℃。

正因?yàn)閷α鲗拥纳喜坷湎虏繜?，所以對流運(yùn)動特別顯著。這正是中文“對流層”的名稱由來。

對流層頂
對流層與其之上的平流層的邊界，約離地面11公里附近的位置，稱為對流層頂。但這個邊界的高度會隨季節(jié)及緯度而有所變化。一般來說，在赤道地區(qū)附近高17公里，而在極地附近則約高9公里，而平均高度則大概離地11公里左右。長途客機(jī)大多會在這個邊界飛行。

要計(jì)算在對流層的氣溫因高度而轉(zhuǎn)變，就需要認(rèn)識平流層，因平流層界定了對流層的位置。在對流層，氣溫隨高度而下降，反之在平流層，氣溫會隨高度而上升。當(dāng)氣溫遞減率由正數(shù)（對流層）轉(zhuǎn)到負(fù)數(shù)（平流層）的現(xiàn)象出現(xiàn)時，那正好表示了那里是對流層頂?shù)膮^(qū)域了。

大規(guī)模的大氣環(huán)流，其基本結(jié)構(gòu)大致上都維持不變。地球上的風(fēng)帶和湍流由三個對流環(huán)流（三圈環(huán)流）所推動：哈得萊（低緯度）環(huán)流、費(fèi)雷爾（中緯度）環(huán)流、以及極地環(huán)流。這三個對流環(huán)流帶領(lǐng)盛行風(fēng)及由赤道傳遞熱能到極地方向。

因?yàn)閷α鬟\(yùn)動顯著，而且富含水汽和雜質(zhì)，所以天氣現(xiàn)象復(fù)雜多變。如霧、雨、雪等與水的相變有關(guān)的都集中在本層。

對流層蘊(yùn)含以下成份：
氮 (N2)
氧 (O2)
二氧化碳 (CO2)
甲烷 (CH4)
一氧化二氮 (N2O)
一氧化碳 (CO)
臭氧 (O3)
硫酸 (SO4)
二氧化氮 (NO2)
氫氧根 (OH-)

對流層中主要的傳播方式或效應(yīng)有：大氣折射、波導(dǎo)傳播、對流層散射、多徑傳播、大氣吸收，以及水汽凝結(jié)體和其他大氣微粒的吸收和散射。

對流層傳播除可按傳播方式分類外，也可按傳播范圍和頻段分類。按傳播范圍分，有視距傳播、超視距傳播和地空傳播等。地空傳播也可歸入視距傳播。視距傳播的基本方式是直射傳播，但受對流層和地面的復(fù)雜影響。超視距對流層傳播的常見方式是對流層散射，有時也可能是波導(dǎo)傳播。按頻段來分，有超短波傳播、微波傳播、毫米波與亞毫米波傳播和光波傳播等。超短波和較長的微波可作視距傳播，也可作超視距傳播。10吉赫以上頻段的無線電波和光波，一般都只限于視距傳播。

對流層傳播研究的發(fā)展與通信的關(guān)系十分密切。第二次世界大戰(zhàn)后，由于遠(yuǎn)距離、高質(zhì)量的多路通信的需要，促成了對流層散射傳播機(jī)制的發(fā)現(xiàn)。這一發(fā)現(xiàn)不僅導(dǎo)致了對流層散射通信的出現(xiàn)，而且導(dǎo)致了電離層散射通信和流星余跡通信的出現(xiàn)。衛(wèi)星通信的出現(xiàn)及其進(jìn)一步發(fā)展的需要，促進(jìn)了地空傳播方面特別是在10吉赫以上頻段的研究。由于對流層傳播與對流層特性緊密相關(guān)，對流層傳播研究與對流層探測技術(shù)也互相促進(jìn)。許多技術(shù)用于對流層折射率和云霧降水的宏觀結(jié)構(gòu)和微觀結(jié)構(gòu)的探測,促進(jìn)了對流層傳播研究;有關(guān)對流層結(jié)構(gòu)與所產(chǎn)生的信號特性之間的聯(lián)系方面的傳播研究結(jié)果，也為有關(guān)無線電探測手段的產(chǎn)生和完善提供了探測基礎(chǔ)。精密雷達(dá)都采用對流層傳播方式，特別是視距傳播方式。尤其在微波和更高頻段，雷達(dá)與目標(biāo)之間的對流層效應(yīng)是突出的傳播問題。微波和毫米波遙感也直接或間接地利用大氣吸收和云霧衰減效應(yīng)。

現(xiàn)代對流層傳播的研究，主要集中于10吉赫以上頻段的電波傳播問題、廣播和移動通信中的傳播問題以及多徑效應(yīng)等。毫米波在實(shí)用上具有突出的優(yōu)點(diǎn)(見10 GHz 以上電波傳播),因此對流層傳播研究正向毫米波方向擴(kuò)展。

對流層散射傳播是對流層散射通信的技術(shù)基礎(chǔ)。利用對流層散射傳播機(jī)理設(shè)計(jì)的對流層散射傳輸系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)超視距傳輸；同時具有適中的傳輸容量、傳輸性能和可靠度，以及特別強(qiáng)的抗核爆能力。對流層散射傳輸系統(tǒng)因?yàn)橛衅涮貏e屬性，在多種多樣的傳輸系統(tǒng)之中，特別是在各種無線傳輸系統(tǒng)之中，始終占據(jù)不可替代的特定位置。

中國在20世紀(jì)50年代開始對流層散射傳播機(jī)理研究，上世紀(jì)，60年代開始研制和應(yīng)用對流層散射通信系統(tǒng)。60年代末到70年代初，本人在從事對流層散射傳輸系統(tǒng)研制中，曾經(jīng)與張明高院士合作。具體地說，是根據(jù)他關(guān)于對流層散射傳播理論的研究成果，進(jìn)行對流層散射傳輸系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)。70年代初，張明高院士對國內(nèi)外對流層散射傳播的理論研究和實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了全面的分析和總結(jié)，提出了廣義散射截面理論模型；并在此理論基礎(chǔ)上，對各種傳播特性做了系統(tǒng)的模式研究，提出了一套比較完整的適于我國條件的傳輸損耗統(tǒng)計(jì)預(yù)測模式，其后，一直用于國內(nèi)對流層散射通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)；并且被CCIR（國際無線電咨詢委員會，現(xiàn)ITU R）采納于CCIR238 3報(bào)告（超視距無線電中繼系統(tǒng)所需傳播數(shù)據(jù)）之中。80年代，CCIR頒布全球?qū)α鲗由⑸鋽?shù)據(jù)庫后，張明高院士據(jù)以進(jìn)行了更為全面、深入的研究，從而提出了全球適用的對流層散射傳輸損耗統(tǒng)計(jì)預(yù)測方法，并得到世界各國同行專家公認(rèn)，替代了國際上沿用20多年的美國NBS（國家標(biāo)準(zhǔn)局）同類方法，形成了CCIR238 6報(bào)告（地面超視距系統(tǒng)所需傳播數(shù)據(jù)和預(yù)測方法），并且形成了CCIR617 1建議（超視距無線電中繼系統(tǒng)設(shè)計(jì)所需傳播預(yù)測技術(shù)與數(shù)據(jù)）。