В чем причина понижения температуры с увеличением высоты

температура снижается с ростом высоты за счет того, что молекулы газа при подъеме теряют кинетическую энергию пропорционально росту потенциальной - Закон Сохранения Энергии. 

Воздушные массы нагреваются от поверхности Земли. Чем больше нагревается поверхность, тем больше от нее нагревается воздух. Поэтому чем дальше от источника тепла - в данном случае поверхности Земли, тем холоднее становится воздух.