Dans les conditions classiques, aux altitudes où l’être humain vit, il fait generalement plus chaud à basse altitude qu’à haute altitude. La température baisse d’environ 6°C chaque fois que l’on s’eleve de 1000 mètres.

Dans certaines situations, on peut cependant observer une température plus élevée en altitude qu’en basse altitude.
Par exemple, lorsque qu’un nuage type stratus envahit les basses vallées. Le stratus est un nuage assez plat, d’une épaisseur de quelques centaines de mètres, qui est généralement lié à la présence d’un lac de taille importante, la vapeur d’eau dans l’air liée à l’évaporation des eaux du lac se condensant et formant ce nuage.
Sous le stratus, les basses vallées se retrouvent donc dans la grisaille, sans soleil, et donc sans rayonnement solaire qui permettrait d’élever la température. Leur température reste donc basse. Par contre, au dessus du stratus, le rayonnement solaire fait s’élever la température, en particulier sur les pentes bien exposées. La conséquence est une température plus élevée au dessus du stratus qu’en dessous.
Ce phénomène d’inversion de température, dénommé inversion thermique, puisque la température est plus élevée en altitude qu’au niveau du sol, ce qui est contraire à la situation classique, s’observe avec une certaine fréquence dans les vallées montagneuses, pendant la fin de la période automnale et le début de la période hivernale, lorsque l’angle d’incidence du rayonnement solaire est faible, et qu’en conséquence, ce rayonnement n’est pas assez puissant pour percer le stratus.

Le phénomène d’inversion thermique a d’autres conséquences que la simple différence de température : le stratus est une sorte de couvercle : il bloque les mouvements atmosphériques vers le haut, et ne permet donc pas que les émissions de tout type qui ont lieu sous cette couche de nuage soit dispersés dans les couches plus hautes de l’atmosphère comme c’est le cas en l’absence de stratus. Il favorise donc la concentration de la pollution de l’air. Lorsque les vallées sujettes au stratus sont densément peuplées, les émissions de tout type se concentrent, et les concentrations observées en CO2 et autres gaz de combustion, particules fines, et autres polluants finissent par dépasser les paliers recommandés, et rendent l’atmosphère très polluée.

Les phénomènes d’inversion thermiques ne sont cependant pas toujours d’origine naturelle, et liée à la présence d’un stratus.

Lorsqu’une vallée présente une densité de population élevée, et émet des fumées, gaz de combustion et particules fines, celles-ci favorisent la condensation de la vapeur d’eau, et la création d’un début de couvercle artificiel. Si de plus, les émissions de fumée sont légèrement opacifiantes (feux de cheminées), le couvercle en sera d’autant plus opaque. Le rayonnement solaire hivernal, faible et oblique, ne sera pas assez puissant pour traverser ce couvercle : il sera réfléchit comme sur un miroir, et ne permettra donc pas de réchauffer le sol du fonds de la vallée, ce qui aurait permis d’initier des courants ascendants (convection naturelle), puis une dispersion en altitude des polluants. Le couvercle stagnera, et sera même renforcé par les nouvelles émissions de fumées, gaz de combustion et particules fines. De jour en jour, il sera de plus en plus opaque, rendant l’atmosphère de plus en plus polluée, jusqu’à ce qu’un fort vent le dissipe et rétablisse une atmosphère plus saine.

Ce qui est exposé ci dessus s’observe avec une certaine récurrence dans les vallées des massifs montagneux, et également au dessus de métropoles densément peuplées.

S’il n’est pas possible d’empêcher les phénomènes naturels d’inversion thermique, par exemple en présence d’un stratus, il est clair qu’il faut essayer d’en limiter l’impact en réduisant les émissions de CO2 et autres gaz de combustions, fumées et particules fines. Par ailleurs, la limitation des émissions de ces polluants éviterait de favoriser la création de situations d’inversion thermique non naturelles, liées à l’activité humaine. Elles pourraient ainsi être évitées, ou en tout cas en grande partie, réduites.

Les mesures à mettre en place pour réduire les émissions les plus polluantes sont clairement identifiées : parmi les plus fréquemment citées :
• le remplacement des foyers ouverts (chauffage au bois), très polluants en particules fines et CO2, par rapport à d’autres type de chauffage : au minimum des inserts récents qui réduisent fortement ces émissions de particules fines si le chauffage au bois est maintenu, ou, ce qui est mieux, la substitution du chauffage au bois par d’autres modes de chauffage non émetteurs de particules fines ou de CO2.
• la réduction des gaz d’échappement des véhicules par la limitation de vitesse, la limitation de la circulation des véhicules les plus polluants, et pourquoi pas, le ferroutage des camions lorsque cela s’inscrit dans un plan d’aménagement
• la limitation des activités industrielles pendant les pics de pollution, si elles émettent effectivement des polluants dans l’air.
SI la seconde et la troisième mesures sont d’ores et déjà partiellement mises en œuvre dans certaines zones geographiques, la première nécessite d’être accélérée à travers une politique et une réglementation adaptées.