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下垫面是大气与其下界的固态地面或液态水面的分界面，是大气的主要热源和水汽源，也是低层大气运动的边界面。因此下垫面的性质对大气物理状态与化学组成的影响很大。不同下垫面的粗糙度、辐射平衡、热量平衡和辐射差额等差别较大，对空气流动的影响也大不一样，常常形成不同的气候。
下垫面因素包括地形地势（海拔高低、迎风背风）、海陆位置、洋流、植被覆盖等。就下垫面差异的规模及其对气候形成的作用来说，海陆间的差别是最基本的，并主要影响气温、水分和环流。
下垫面对大气的影响，主要表现在两个方面：
一是对气温的影响。由于气温是气候最主要的要素，故这也是下垫面对大气的影响主要方面。对于低层大气而言，由于几乎不能吸收太阳辐射，而能强烈吸收地面辐射，地面辐射成为它的主要直接热源。此外，下垫面还以潜热输送、湍流输送等方式影响大气热量。
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二是对大气水分的影响，大气中的水气也是来自下垫面。
在相同气象条件下不同下垫面表面温度有很大差异，下垫面的绿化能够有效改善了局部微气候；当地正午太阳高度角对于下垫面表面温度来说起主导作用。