大气的温度叫气温。从长时间平均看，地面和大气系统热量得失的总和平衡，因此，地面和大气的平均温度保持不变。但是，在不同时间、不同地域，太阳辐射、下垫面性质和大气条件等是有变化的，因此，气温具有时间上的变化差异。

气温的日变化 由于大气中的热量累计相对于太阳辐射有一定的滞后性，因此，一天内，气温的最高值一般出现在午后2点左右，比中午太阳高度角最大、太阳辐射最强的时间落后2小时左右（如图8—4）。由于夜晚地面在没有太阳辐射热能补充的情况下，不断放出长波辐射热能，日出前地表储存的热能达到最少，随之气温也达到最低值。

一天中的气温最高值和最低值之差称为气温日较差。不同地理纬度、季节变化、地表性质、天气状况等，日较差的变化是有差异的。一般而言，低纬大于高纬（低纬地带的平均日较差为12℃、中纬地带为8℃—9℃、高纬地带为2℃—4℃），夏季大于冬季（在中纬度地区尤其明显，但最大值并不出现在夏至日，而是在初夏），陆地大于海洋（一般海上的气温日较差只有1—2℃，而内陆地区可达15℃以上，有些地方甚至达20℃—30℃），晴天大于阴天；高原大于同纬度平原；谷地和盆地大于山地上部（这是因为受地形影响，谷地和盆地区白天不易散热，晚上冷空气沿山坡下滑聚集在底部，因此较差大，特别容易遭受霜冻的危害）。

气温的年变化 一年中气温的最高值和最低值出现的时间分别比太阳辐射最强和最弱的时间落后1—2个月，大陆上的最高气温出现在7月份（海洋上为8月份），最低气温出现在1月份（海洋上为2份月）。一年中月平均温度的最高值与最低值的差值称为气温年较差。年较差大小也随纬度、地面性质、地形等条件的变化而变化。不同纬度气温的年变化情况是：在赤道附近，在春分和秋分后气温最高，夏至和冬至后最低，年较差最小，全年气温都高；随纬度的升高，冬夏季节变化明显，而且气温的年较差越来越大。例如，西沙群岛的气温年较差为6℃，南京为26℃，海拉尔达46.7℃；海洋的热容量大，因而气温年较差小，愈向内陆年较差愈大；谷地或盆地大于山地上部；高原大于周围自由大气，但低纬度高原上气温年变化特别小，形成四季如春的景色。世界上气温年较差最小的地方是赤道上的厄瓜多尔的首都基多，仅0.5℃；最大的是西伯利亚东北部的维尔霍扬斯克和奥伊米亚康，为102℃。

气温的日变化和年变化是气温的周期性变化，但大气的不规则运动常使这种变化发生改变。如冷空气活动使气温骤降、暖空气来临使气温回升等。