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伦敦烟雾事件的根本原因是工厂和居民家庭排放出来的大量烟尘造成空气污染，与此同时，天气因素起到推波助澜的作用。
12月5日早些时时候，伦敦上空的出现逆温现象。
通常，大气温度随着高度增加而下降，平均每上升100米，温度降低0.6℃左右。即是说在数千米以下，一般是低层大气温度高，高层大气温度低。可是在某些天气条件下，一地上空的大气结构会出现气温随高度增加而升高的反常现象，即低层大气温度低、高层大气温度高，这种现象被称之为逆温，发生逆温现象的大气层称为逆温层。逆温层的存在使空气处于十分稳定的状态，上下层空气几乎不发生流动，这就造成工厂里烟煤燃烧排放的烟尘、汽车尾气和地面上扬起的尘埃等有害气体聚集在空中不易向上扩散和稀释，越积越多，造成严重的空气污染。
图中白色线为海平面气压等值线（百帕），彩色表示500百帕高度（位势十米）。由图可见，英国处于地面和高空的高气压控制下。
与此同时，英国大部地区受一个高压系统控制。伦敦上空大气层水平方向气压差别很小，难以产生强劲的风力，不利于污染物的扩散。另外，受高压系统控制时，地面多下沉气流，近地面空气中的污染物也难以向上层大气运动和稀释。
英国的地理和气候条件也使其在冬天时易发大雾。英国为一岛国，四周被海洋包围，孤立于欧洲大陆之外。在大西洋暖流的作用下，纬度很低的英国冬无严寒，夏无酷暑。海洋性温带气候加上湿润的空气让英国很容易遭遇雾天天气。1952年12月6日夜间，伦敦的空气相对湿度达100%，这种高湿度的空气状态一直持续到9日，当时的最低温度仅为0摄氏度左右。由于空气中存在着大量污染物，再加之温度低、空气湿度大，水汽很容易凝结在污染物粒子周围形成有毒的大雾。
酿成伦敦烟雾事件主要的凶手有两个，冬季取暖燃煤和工业排放的烟雾是元凶，逆温层现象是帮凶。值得反思的是，这次严重的空气污染事件发生在工业革命的故乡--伦敦，或许大自然正是以这种方式提醒人类，毫无节制的排放废气必然引发大自然的报复。
如今，伦敦已摘去“雾都”之名，但60年前这一事件仍然骇人听闻，也时刻提醒那些正处于工业化进程中的城市，经济和环境协调、可持续发展的重要性。
