数学表示

一般而言，气温垂直递减率可以如此表示：

为气温垂直递减率，T为温度，z为海拔高度。

注：因为比热比或湿度常数等皆会使用为符号，为了避免混淆，有时会用或 代表气温垂直递减率。

种类

气温垂直递减率有两种形式：

环境温度递减率 – 平稳大气下，气温随海拔变化的比率

绝热递减率 – 固定量的空气绝热上升或下降时，气温随海拔变化的比率。绝热递减率有两种：

干绝热直减率

饱和绝热直减率

环境温度递减率

在给定的温度与地点，且大气稳定的情况下，温度随着海拔的变化率称为环境温度递减率。

国际民航组织（ICAO）定义国际标准大气（ISA）从海平面到海拔11km的温度递减率为6.49 K/km。从11km到20km，空气的温度是常数−56.5 °C，是国际标准大气中温度最低的。由于国际标准大气没有将水汽纳入考虑，这个理想化的模型与实际会有误差。比如：在逆温层中，温度反而会随海拔增加。

干绝热直减率

干绝热直减率是一固定分子数的干燥空气，在绝热条件下，温度随海拔高度改变的比率。

给予相同的能量，干燥空气的温度会上升得比潮湿空气快。绝热亦即空气不与外界交换能量。由于空气的导热系数极低，接触传导的热足以忽略，故假设为绝热。

当海拔高度增加时，气压会随之下降，空气体积增加。空气体积增加会推挤其他空气，对其他空气作功。作功的能量来自内能，温度因内能减少而下降。干绝热直减率是9.8 °C/km。

因为是绝热过程：