霜冻的形成主要源于三种机制：平流霜冻由强冷空气入侵导致大范围降温至0℃以下；辐射霜冻因晴朗夜间地表辐射冷却形成，常见于洼地山谷；平流辐射霜冻则是冷空气与辐射冷却共同作用的结果。当寒潮过后天气转晴时，地表强烈辐射降温也会引发"雪上加霜"现象。霜冻本质是地表温度骤降至冰点以下，使植物细胞间隙水分结冰膨胀，导致生理脱水死亡，属于低温冷害。

从气象学角度分析，霜冻的形成需同时满足热力学与微气象条件。根据中国气象局定义，霜冻与单纯的白霜不同，其核心特征是地表温度低于0℃并造成农作物受损。观测数据显示，平流霜冻多由寒潮南下引发，如江汉平原因地处冷空气通道，年发生率高达67%；辐射霜冻则与地形密切相关，青海"黑霜"案例表明，即便无水汽凝华现象，低温仍可导致作物细胞膜破裂。物理机制上，当夜间晴空辐射使地表热量散失速率超过3℃/小时，贴地气层易形成逆温结构，此时若遇冷平流叠加，降温幅度可达8-12℃，这正是2025年3月盐城寒潮中农田霜冻灾害的主因。农业气象研究证实，初霜冻提前7天会使大豆减产约15%，而终霜冻延迟则导致冬小麦返青期冻害率上升20%。防御方面，微喷灌技术通过水汽凝结释放潜热，可使近地层温度提升2-3℃；烟雾法则利用气溶胶粒子阻挡长波辐射，有效延缓地表冷却过程。这些实践均印证了霜冻形成中辐射冷却与平流降温的协同作用机制。