La couche limite planétaire (CLP, ou planetary boundary layer, PBL) est la couche la plus basse de la troposphère, s'étendant de la surface terrestre à une altitude variable de 0,5 à 2 km. C'est la région atmosphérique directement influencée par la friction, le réchauffement et le refroidissement de la surface, et elle répond aux forçages de surface en des échelles de temps d'une heure ou moins.
La CLP a un cycle diurne marqué : pendant la journée, le réchauffement solaire de la surface génère une convection qui mélange vigoureusement la couche, élevant son plafond jusqu'à 1-2 km (ou davantage en climat chaud et sec). La nuit, le refroidissement radiatif génère une couche stable et mince (100-300 m, appelée couche limite nocturne) où les polluants restent piégés, séparée de la couche résiduelle supérieure.
La hauteur de la CLP est cruciale pour la qualité de l'air : une CLP basse (typique des situations anticycloniques hivernales avec inversion thermique) piège les polluants près du sol, causant des épisodes de pollution dans des villes comme Madrid, Barcelone ou Pékin. Une CLP haute et bien mélangée disperse efficacement les polluants. Les céilomètres et lidars sont les instruments clés pour mesurer sa hauteur.