大气逆辐射是由大气中的水汽、二氧化碳等气体吸收地面发出的长波辐射，并以辐射的形式向外发射回地面的过程。在多云天气中，云层能够吸收更多的地面长波辐射，并再次将这些热量以大气逆辐射的形式返还给地面，从而增强了大气逆辐射，对地面起到了较强的保温作用。因此，在晴朗的夜晚，由于云层较少，大气逆辐射相对较弱，地面辐射损失的热量较多，气温会相对较低，有可能出现霜冻。而在多云天气，特别是有浓密低云时，大气逆辐射强，地面保温作用显著，温度较高，因此多云天气通常不会有霜冻。
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