一天中氣溫隨時間的連續變化，稱氣溫的日變化。在一天中空氣溫度有一個最高值和一個最低值，兩者之差爲氣溫日較差。通常最高溫度出現在14～15時，最低溫度出現在日出前後。由於季節和天氣的影響，出現時間可能提前也可能落後。比如，夏季最高溫度大多出現在14～15時；冬季則在13～14時。由於緯度不同日出時間也不同，最低溫度出現時間隨緯度的不同也會產生差異。氣溫日較差小於地表面土溫日較差，並且氣溫日較差離地面越遠則越小，最高、最低氣溫出現時間也越滯後。
在農業生產上有時需要較大的氣溫日較差，這樣有利於作物獲得高產。因爲，日較差大就意味着，白天溫度較高，而夜間溫度較低，這樣白天葉片光合作用強，製造碳水化合物較多，而夜間呼吸消耗少，積累較多，作物產量高，品質好。
影響氣溫日較差的因素有：
（1）緯度：氣溫日較差隨緯度的升高而減小。這是因爲一天中太陽高度的變節是隨緯度的增高而減小的。一般熱帶地區氣溫日較差爲12℃左右；溫帶地區氣溫日較差爲8.0～9.0℃；極圈內氣溫日較差爲3.0～4.0℃。
（2）季節：一般夏季氣溫日較差大於冬季，但在中高緯度地區，一年中氣溫日較差最大值卻出現在春季。因爲雖然夏季太陽高度角大，日照時間長，白天溫度高，但由於中高緯度地區晝長夜短，冷卻時間不長，使夜間溫度也較高，所以夏季氣溫日較差不如春季大。
（3）地形： 低凹地（如盆地、谷地）的氣溫日較差大於凸地（如小山丘）的氣溫日較差。低凹地形，空氣與地面接觸面積大，通風不良，並且在夜間常爲冷空氣下沉匯合之處，故氣溫日較差大。而凸出地形因風速較大，湍流作用較強，熱量交換迅速，氣溫日較差小，平地則介於兩者之間。
（4）下墊面性質：由於下墊面的熱特性和對太陽輻射吸收能力的不同，氣溫日較差也不同。陸地上氣溫日較差大於海洋，且距海越遠，日較差越大。沙土、深色土、幹鬆土壤上的'氣溫日較差分別比粘土、淺色土和潮溼緊密土壤大。
（5）天氣：晴天氣溫日較差大於陰（雨）天的氣溫日較差，因爲晴天時，白天太陽輻射強烈，地面增溫強烈，夜晚地面有效輻射強降溫強烈。大風天的氣溫日較差較小。
2、氣溫的年變化
氣溫的年變化和日變化一樣，在一年中月平均氣溫有一個最高值和一個最低值。就北半球來說，中、高緯度內陸地區月平均最高溫度在7月份出現，月平均最低溫度在1月份出現。海洋上的氣溫以8月爲最高，2月爲最低。一年中月平均氣溫的最高值與最低值之差，稱爲氣溫年較差。
影響氣溫年較差的因素有：
（1）緯度：氣溫年較差隨緯度的升高而增大。這是因爲隨緯度的增高，太陽輻射能的年變化增大。例如我國的西沙羣島（16°50′N）氣溫年較差只有6℃，上海（31°N）爲25℃，海拉爾（49°13′N）達到46℃。圖3給出了不同緯度地區氣溫的年變化情況。低緯度地區氣溫年較差很小，高緯度地區氣溫年較差可達40～50℃。
（2）海陸：由於海陸熱特性不同，對於同一緯度的海陸相比，大陸地區冬夏兩季熱量收入的差值比海洋大，所以大陸上氣溫年較差比海洋大得多，一般情況下，溫帶海洋上年較差爲11℃，大陸上年較差可達20～60℃。
（3）距海遠近：由於水的熱特性，使海洋升溫和降溫都比較緩和，距海洋越近，受海洋的影響越大，氣溫年較差越小，越遠離海洋，受海洋的影響越小，氣溫年較差越大。
此外，地形及天氣等對氣溫年較差的影響與對氣溫日較差的影響相同。
3、等值線分析
（1）緯度變化：由低緯度向中、高緯度遞增。原因是低緯度太陽輻射季節變化小，中緯度變化大；低緯度晝夜長短季節變化小；中、高緯度晝夜長短季節變化大。
（2）經度變化：由沿海向內陸遞增。原因是海陸熱力性質的差異。（我國是由南向北遞增；由東向西遞增）
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