Какова основная причина смены естественных зон изменением вышины над уровнем моря

Воздух поднимаясь вверх становится более разряженным и согласно закона Бойля Мариота его температура падает.
Чем меньше давление тем меньше вещества удерживающего энергию, соответственно температура падает. (это все одинаково как если разбавлять горячую воду холодной, но в данном случае теплый воздух как бы разбавляют вакуумом и температура конечно падает)

Главным стабилизатором температуры на нашей планетке является вода.
Там где есть великая масса воды перепады температур меньше чем в пустыне,
вода препятствует как экстремальному нагреву так и охлаждению.
Во время фазовых переходов вода аккумулирует очень много тепла.
Чем давление ниже тем при более низкой температуре испаряется вода, соответственно стабилизация температуры происходит ниже.

Солнечное излучение мало поглощается воздухом но хорошо нагревает поверхность Земли. Атмосфера в основном нагревается от поверхности, но воздух излучает инфракрасное излучение и таким образом охлаждается, тепло уходит в космос.
Ясное дело что поблизости нагретой поверхности воздух теплее чем вдалеке от неё.