با توجه به دریافت نامنظم انرژی خورشیدی توسط زمین، دمای هوا در سطح زمین دارای تغییرات زیادی است که این تغییرات به نوبه خود سبب تغییرات دیگری در سایر عناصر هوا می‌گردد.
عوامل تغییر دما عبارتند از:
1- فصول و طول روز
روزهای تابستان گرمتر هستند زیرا خورشید در ارتفاع بالاتری در آسمان قرار دارد و طول روز بیشتر است. روزهای زمستان سردتر هستند زیرا خورشید در ارتفاع پایین‌تری در آسمان قرار دارد و طول روز کوتاهتر است.
2- جریان های اقیانوسی
جریان‌های آب گرم اقیانوسی، به عنوان مثال جریان آب گرم گلف استریم (Golf Stream) که موجب می‌شود آب‌های گرم استوایی به عرض های جغرافیایی بالاتر جابه جا شده و درنتیجه به عنوان مثال، هوای زمستانی در سواحل انگلستان گرمتر باشد. جریان‌های آب سرد اقیانوسی، برای مثال جریان‌های ایسلندی که آب سرد قطبی را به شرق کانادا می‌برد و موجب می‌شود دمای زمستانی ایالات‌متحده سردتر باشد.
3- باد
سیستم جهانی باد، گرما و رطوبت را از عرض‌های جنب حاره‌ای به طرف عرض‌های جغرافیایی بالاتر انتقال می‌دهد. گرمای نهان تبخیر، هنگامی که هوای منقبض به طرف عرض جغرافیایی بالاتر می رود و چگالش روی می‌دهد، کاهش می‌یابد.
4- عرض جغرافیایی
زاویه تابش خورشید با افزایش مسافت از استوا بزرگ تر می‌شود از این رو انرژی خورشیدی در ناحیه بزرگتری منتشر می‌گردد، در نتیجه میزان گرما کاهش می‌یابد.
5- خشکی‌ها
زمین به سرعت گرم شده و به سرعت نیز سرد می‌گردد. درحالی که آب به کندی گرم شده و به کندی سرد می‌شود. این موجب می‌شود نواحی قاره‌ای افزایش دمایی زیادی داشته باشند در حالی که نواحی ساحلی کاهش دمایی بسیار زیادی دارند.
6- ارتفاعات
اتمسفر در ارتفاعات بالاتر، نازک‌تر می‌شود. به ازای هر 100متر که از سطح زمین بالا می‌رویم دما 1 درجه سانتی‌گراد کاهش می‌یابد.
7- پوشش ابر
ابرها، تابش‌های موج بلند صادر شده از زمین را به زمین منعکس می‌نمایند که این موجب می‌شود دما پایدارتر مانده و کمتر نوسانات بزرگ نماید.
8- مشخصه‌های سطوح
سطوح متفاوتند: زمین‌های فاقد پوشش به سرعت گرم و به سرعت سرد می‌شوند. در صورتی که زندگی گیاهی موجب ایجاد سایه‌ها شده و در نتیجه دما را معتدل می‌سازد. آب نیز به کندی گرم می‌شود و گرما را در خود نگه می‌دارد.
9- جهت گیری دامنه‌ها
دامنه‌های آفتاب‌گیر گرمای بیشتری را نسبت به دامنه‌های که در مقابل تابش مستقیم آفتاب قرار ندارند، دریافت می‌کنند. نیمکره شمالی دامنه‌های جنوبی از دامنه‌های شمالی گرم‌ترند.
منبع: رشد