Lo “zero termico” è  ‹‹ l’altitudine al di sopra della quale la temperatura dell’aria rimane sempre minore di zero ››.
Partendo dalla consapevolezza che nella troposfera (cioè nel primo strato dell’atmosfera, dove è presente l’acqua e dove si svolgono quindi tutti i fenomeni meteorologici che ci interessano) la temperatura diminuisce salendo dal suolo verso l’alto (cioè negli strati d’aria inferiori fa caldo e in quelli superiori fa freddo), tanto che solitamente si parte da valori positivi al suolo che poi, decrescendo progressivamente, passano a valori negativi in quota, allora è facile capire la definizione di zero termico come ‹‹ la prima altitudine (partendo dall'alto!) alla quale la temperatura, passando dai valori negativi in alto a quelli positivi in basso, incontra gli zero gradi °C ›› (isoterma 0°C).

Questa definizione, che percorre dunque il profilo verticale dell’atmosfera dall’alto verso il basso, è utile perché con l'aggettivo “prima” ci si riferisce ad esempio al fatto che in Inverno possono essere frequenti le situazioni di inversione termica (condizioni in cui fa più freddo al suolo e più caldo a media altezza) con le quali, pur con uno zero termico alto, le temperature minime in pianura arrivano a valori sottozero (cioè dopo aver superato la soglia degli 0°C alla quota dello zero termico, tornano negative negli strati inferiori!). In tali casi particolari di inversione termica, è importante ricordare che lo zero termico è la quota più alta alla quale si toccano gli 0°C e non i livelli inferiori! Le inversioni termiche sono abbastanza frequenti in Inverno in Pianura Padana e facili da percepire anche nella città di Torino, dove può facilmente capitare di avere notti più fredde con temperature sottozero al livello della pianura e temperature più miti alla quota della collina torinese. In circostanze come queste, si comprende l’importanza dell’aggettivo “prima” altitudine nella definizione dello zero termico.

Perché è utile conoscere la quota dello zero termico? cioè la quota più alta (e non un’altra!) alla quale la temperatura tocca (e quindi poi supera, scendendo verso il suolo) gli 0°C? Perché, in caso di precipitazioni, serve per capire a che quota le precipitazioni rimangono nello stato di neve o trasmutano nella forma di pioggia (la cosiddetta "quota neve").
In inglese infatti tale zero termico corrisponde alla terminologia “melting level” proprio per indicare che rappresenta la quota alla quale si ha la fusione da neve a pioggia (per esattezza: il fiocco di neve riesce a rimanere tale fino a 300-700 metri al di sotto della quota dello zero termico, perché può riuscire a non fondere fino ad una temperatura di +4°C, cioè la "quota neve" si pone all'incirca tra 300 e 700 m al di sotto dello zero termico).

Per completezza sulla terminologia inglese, riportiamo che invece il “freezing level” è la quota più bassa alla quale la temperatura tocca gli 0°C e indica quindi fino a quale bassa quota può avvenire il congelamento con la formazione di ghiaccio al suolo.
 

Lo zero termico è una variabile della libera atmosfera, legata alle caratteristiche termiche della massa d’aria presente: quindi una sua variazione (significativa) avviene per effetto dell'arrivo di aria calda o fredda a scala sinottica, secondo l'evoluzione meteorologica in atto a grande scala, oppure, ad esempio nelle situazioni di venti di caduta di foehn, per meccanismi di riscaldamento adiabatico per compressione dell’aria locale.
Non è da considerarsi significativa invece la variazione giornaliera per il ciclo “giorno/notte”.

Infatti lo zero termico è una variabile che ha un ciclo diurno “giorno/notte” significativo solo quando si trova a quote molto basse, quasi pianeggianti (almeno inferiori ai 700 m), dove può risentire più facilmente di oscillazioni “giorno/notte” rilevanti per il riscaldamento diurno del suolo da parte del sole (tale oscillazione diurna “giorno/notte” può esser realmente significativa per valori di zero termico al di sotto dei 700 m; mentre una variazione diurna meno significativa, ma già rilevabile, si può percepire già a partire dai 1500 m in giù).
Quando invece lo zero termico si trova a quote più alte (nella maggior parte dei giorni dell’anno, alle nostre medie latitudini), come variabile della libera atmosfera, non risente di tale variazione giornaliera.
La spiegazione di ciò deriva dal fatto che il sole riesce a scaldare, e quindi a influire significativamente sulla temperatura dell'aria, solo agli strati più bassi dell'atmosfera, più a contatto col suolo. Lo zero termico, normalmente a quote più alte, rimane dunque legato solo ai fenomeni di variazione a grande scala della configurazione meteorologica sinottica: cioè dipende essenzialmente dal trasporto orizzontale (avvezione) di aria calda o fredda, governato dalle strutture sinottiche. Per tale motivo nei bollettini meteorologici solitamente viene indicato un solo valore giornaliero (medio), senza riferimento ad alcuna variazione diurna “giorno/notte”.
Naturalmente tale oscillazione giornaliera comunque rimane, come graficamente rappresentato dal disegno in figura, ma diventa rilevante solo nella stagione invernale, quando, pur con uno zero termico medio giornaliero in quota, può facilmente avvenire il rigelo notturno del suolo (con o senza inversione termica).
Inoltre tale variazione giornaliera (come disegnato in figura) è influenzata anche dalle condizioni del cielo. Col cielo sereno (e aria secca), le variazioni della temperatura del terreno sono forti di notte; col cielo coperto dalle nuvole (o comunque aria umida), le variazioni di temperatura sono molto più ridotte (il cielo coperto è la situazione in cui lo zero termico -isoterma 0°C- davvero avrebbe un andamento "giorno/notte" assolutamente costante: cioè isoterma 0°C e livello di gelo coinciderebbero sempre, giorno e notte).
Non si dimentichi, infine, che comunque il terreno ha una temperatura diversa da quella dell’aria, indicata nei bollettini meteorologici. Sia Inverno che in Estate, la temperatura min e max è naturalmente riferita all’aria (ad un’altezza di 2 metri, per esattezza): il suolo invece può facilmente avere valori diversi, inferiori alla temperatura minima e superiori a quella massima, indicate in un bollettino meteorologico.
Quindi, in particolare in montagna (dove normalmente l’aria è più secca e l’escursione termica quindi amplificata), anche con zero termico elevato e temperatura minima sopra lo zero, è possibile che di notte il suolo riesca a gelare localmente, perché può benissimo raffreddarsi più dell'aria.

La climatologia dello zero termico misurato in Piemonte mostra che l'intervallo di misure registrate sulla regione va da valori prossimi al suolo osservati in Inverno, a valori superiori ai 4000 m toccati in Estate, fino a picchi oltre i 4500 m nelle stagioni estive più calde: il record misurato dalla stazione meteorologica di radiosondaggio di Cuneo Levaldigi ha sfiorato i 5000 m solo una volta nel Luglio 2010 (il 15 Luglio 2010); e ci è andato vicino anche tra il 3 e il 4 Settembre 2006.