क्षोभमंडल — सबसे निचली परत, 0 – 12 km, जिसमें "लगभग सभी मौसम संबंधी परिघटनाएँ" घटित होती हैं। प्रमुख कारण यह है कि क्षोभमंडल नीचे से, अर्थात् पृथ्वी की सतह से गर्म होता है, इसलिए इसमें ऊँचाई के साथ ताप घटता है (लगभग 6.5 °C प्रति km) और भूमि के पास की गर्म वायु ऊपर उठ सकती है।
सतह सूर्य का प्रकाश अवशोषित करती है → सतह गर्म हो जाती है
उसके संपर्क की वायु गर्म → फैलती है, कम सघन हो जाती है
कम सघन वायु ऊपर उठती है → संवहन धाराएँ बनती हैं
ऊपर उठती वायु ठंडी होती है → जलवाष्प संघनित होती है → बादल → वर्षा
ऊपर उठी वायु का स्थान लेने दौड़ती वायु = पवन; उठान प्रचंड हो तो = तूफ़ान
ऊपर की परत में तूफ़ान क्यों नहीं आते: समतापमंडल (12 – 50 km) में ओजोन परत पराबैंगनी किरणें अवशोषित करती है, इसलिए यह परत ऊपर से गर्म होती है और इसमें ऊँचाई के साथ ताप बढ़ता है। ठंडी वायु के ऊपर गर्म वायु का होना एक स्थायी व्यवस्था है — उसमें से होकर कुछ भी ऊपर उठना नहीं चाहता। अध्याय कहता है कि यह "वायु के ऊर्ध्वाधर मिश्रण की कमी के कारण इस परत को शांत कर देती है, जिससे मौसम क्षोभमंडल तक ही सीमित रहता है।" इसी स्थायित्व के कारण वायुयान क्षोभमंडल के शिखर और निचले समतापमंडल में, मौसम के ऊपर, उड़ान भरते हैं।
ध्यान दीजिए: वायुमंडल की लगभग सारी जलवाष्प भी क्षोभमंडल में ही रहती है — और जलवाष्प के बिना न बादल, न वर्षा, न तूफ़ान चलाने वाली गुप्त ऊष्मा। क्षोभमंडल की ऊँचाई भूमध्य रेखा के ऊपर सबसे अधिक (जहाँ ऊष्मण सबसे तीव्र है) और ध्रुवों के ऊपर सबसे कम होती है।