在中纬度地区，深秋至第二年早春季节，正是冬季开始前和结束后的时间，夜间的气温一般能降低至0℃以下。在晴朗的夜间，因为无云，地面热量散发很快，在前半夜由于地面白天储存热量较多，气温一般不易降到0℃以下。特别是到了后半夜和黎明前，地面散发的热量已很多，而获得大气辐射补偿的热量很少，气温下降很快，当气温下降0℃以下时，近地面空气中的水汽附着在地面的土块、石块、树叶、草木、低房的瓦片等物体上，就凝结成了冰晶的白霜。因此我国有“霜冻见晴天”的农谚。
如果气温降到了0℃以下，而近地面缺少水汽，就凝结不成白霜了，但农作物仍受到了冻害，农民称此为“黑霜”。如夜间阴天多云，云的逆辐射作用能较多地不断补偿地面热量的损失，气温则不易降到0℃以下，因此就不会出现霜冻。所以霜冻一般都出现晴朗的夜里。
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