Khí quyển được phân tầng dựa trên mối quan hệ cơ bản của nhiệt độ và mật độ không khí do sự ảnh hưởng giữa những quy trình vật lí và quang hóa trong không khí. Đới thấp nhất của khí quyển kéo dài từ mực nước biển đến đến độ cao từ 10-16 km là tầng đối lưu, tiêu biểu bởi cấu tạo đồng nhất thông thường của không khí là sự giảm nhiệt độ với sự tăng độ cao mà nhiệt độ thấp nhất là âm 560C | Như đã nêu trước đó, mặt phân giới của hai khối khí khác nhau về nhiệt độ, mật độ, và dung tích nước được gọi là front. Một khối khí lạnh di chuyển sao cho nó thay thế khối khí ấm được gọi là front lạnh, còn một khối khí ấm thay thế một khối khí lạnh được gọi là front nóng. Vì không khí lạnh dày đặc hơn không khí nóng nên không khí trong một khối khí lạnh của một front lạnh sẽ đẩy khối khí nóng xuống dưới. Điều này gây nên hiện tượng ấm lên, độ ẩm không khí tăng sao cho hơi nước ngưng tụ từ nó. Sự ngưng tụ nước sẽ giải phóng năng lượng, do đó không khí sẽ tiếp tục nổi lên. Hiệu ứng tổng cộng có thể được hình thành từ sự hình thành của những đám mây lớn (mây tích mưa) có thể lên tới tầng bình lưu. Những đám mây tích mưa này có thể dẫn tới những cơn mưa lớn và thậm chí là mưa đá, và đôi khi là những cơn bão dữ dội với gió mạnh và lốc xoáy. Các front nóng thì gây tác dụng tương tự như là các khí nóng ẩm sẽ đẩy khối khí lạnh lên trên. Tuy nhiên, các front thường bao la hơn nhiều, và các hiệu ứng thời tiết thường ôn hòa, thường dẫn đến mưa phùn trên diện rộng hơn là mưa bão mức độ cao.
