高空气候的特点是温度随高度递减、气压降低且大气运动复杂。在距地面10公里以内的对流层，海拔每升高100米气温平均下降0.6℃，气压则呈指数级递减。这种垂直梯度变化导致高空形成低温、低压、干燥的环境，同时伴随强烈的风切变和湍流现象。

这一气候特征的形成主要受三大物理机制驱动：根据热力学原理，空气上升时因绝热膨胀而冷却，下沉时则因压缩增温。例如青藏高原海拔4000米处的年均温比同纬度平原低24℃左右，印证了高度与温度的负相关性。气压变化遵循流体静力学平衡方程，海拔每升高5.5公里气压减半，珠穆朗玛峰顶气压仅为海平面的30%。这种低压环境使水汽凝结高度抬升，导致高空相对湿度普遍低于40%。第三，科里奥利力与气压梯度力共同作用，在高空形成急流带，冬季西风急流核心风速可达200公里/小时，直接影响航空安全和天气系统移动。

观测数据表明，高空气候对地面天气具有调控作用。北京城市气象研究院最新研究发现，距地面200-1000米的残留层夜间会储存PM2.5污染物，次日垂直输送至地面造成空气污染。2025年5月华北异常高温的分析显示，当气流翻越太行山后下沉增温，使河北南部出现40℃以上极端天气，证实地形与高空环流的协同效应。

从长期趋势看，高空气候正经历显著变化。中国北方近50年数据显示，对流层顶高度以年均15米的速度上升，这与全球变暖导致的温室气体浓度增加密切相关。世界气象组织警告，这种变化可能加剧极端天气事件频率，例如更强烈的雷暴和更持久的干旱。理解高空气候机制不仅是气象学的基础课题，更是应对气候变化的重要科学依据。