地形或地面状况的不同，即下垫面情况的不同，会影响到该地区的气象条件，形成局部地区的热力环流，表现出独特的局地气象特征。除此之外，下垫面本身的机械作用也会影响到气流的运动，如下垫面粗糙，湍流就可能较强，下垫面光滑平坦，湍流就可能较弱。因此下垫面通过影响该地的气象条件影响着污染物的扩散，同时也通过本身的机械作用，影响着污染物的扩散。
（一）城市下垫面的影响
城市下垫面以两种基本方式改变着局地的气象特征：一个是城市的热力效应，即城市热岛效应；一个是城市粗糙地面的动力效应。
1．城市热岛效应
城市是人口、工业高度集中的地区，由于人的活动和工业生产，使城市温度比周围郊区温度高，这一现象被称之为城市热岛效应。由于城区气温比农村高，特别是低层空气温度比四周郊区空气温度高，于是城市地区热空气上升，并在高空向四周辐散，而四周郊区较冷的空气流来补充，形成了城市特有的热力环流——热岛环流。这种现象在夜间、在晴朗平稳的天气下，表现得最为明显。图5-5就是这种环流的示意图。
由于热岛环流的存在，城市郊区工厂所排放的污染物可由低层吹向市区，使市区污染物浓度升高。因此，在城市四周布置工业区时，要考虑热岛环流存在这一特点。
2．动力效应
城市下垫面粗糙度大，对气流产生了阻挡作用，使得气流的速度与方向变得很复杂，而且还能造成小尺度的涡流，阻碍烟气的迅速传输，不利于烟气扩散。这种影响的大小与建筑物的形状、大小、高矮及烟囱高度有关，烟囱越矮，影响越大。
（二）山区下垫面的影响
山区地形复杂，日照不均匀，使得各处近地层大气的增热与冷却的速度不同，因而形成了山区特有的局地热力环流，它们对大气污染物的扩散影响很大。
1．过山气流
气流过山时，在山坡迎风面造成上升气流，山脚处形成反向旋涡；背风面造成下沉气流，山脚处形成回流区。污染源在山坡上风侧时，对迎风坡会造成污染，而在背风侧，污染物会被下沉气流带至地面，或在回流区内回旋积累，无法扩散出去，很容易造成高浓度污染。
2．坡风和谷风
晴朗的夜晚，由于坡地辐射冷却快，贴近山坡的冷而重的空气顺坡滑向谷底，形成下坡风。下坡风可将污染物带至地面，或聚集谷底、低地，形成厚而强的逆温层，阻滞污染物的扩散，形成严重的局地污染。
山谷各处的下坡风汇集谷底，形成一股速度较大、层次较厚的气流，流向平原或谷地下游，形成山风。白日情况与此相反，风从平原吹向山谷，形成谷风；从谷底吹向山坡，形成上坡风。
山谷风具有明显的日变化，大气污染也就具有了明显的日变化。
（三）水陆交界区对大气污染的影响
在水陆交界处（沿海、沿湖地带），经常出现海陆风。白天，地表受热后，陆地增温比海面快，因此陆地上的气温高于海面上的气温。陆地上的暖空气上升，并在上层流向海洋。而下层海面上的空气则由海洋流向陆地，形成海风。夜间，陆地散热快，海洋散热慢，形成和白天相反的热力环流，上层空气由海洋吹向陆地，而下层空气由陆地吹向海洋，即为陆风。
海陆风的环状气流不能把污染物完全输送、扩散出去，当海陆风转换时，原来被陆风带走的污染物会被海风带回原地，形成重复污染。