大气的主要热源是在地球表面，距离地面越远，气温就越低，气温随着高度增加而降低。难怪，
宋朝苏东坡也发出感叹：“高处不胜寒”。在山地，不同海拔高度地点的气温也是随海拔高度降低的，不过在山地的测点与低处平原的测点都接近地面热源。为什么也会有这种温度差别呢？原因是山地凸出于自由大气中，高山上的温度除了受本身的地面热原影响外，还受到自由大气温度的调节作用。山越高，山地地面温度与自由大气温度的差值就越大，自由大气对山地气温的调节作用就越明显。例如，庐山比九江高出1132米，冬季1月平均温度却从4.2℃降到-0.2℃；夏季7&127;月从29.4℃降到22.5℃。冬季降低了4.4℃，夏季降低6.9℃。我们把两个地点的温度差除以它们的高度差(以100米为单位)，就得到它们之间气温的温度梯度，九江与庐山的温度梯度1月是-0.39℃/100米，7月是-0.61℃/100米。
温度梯度不仅随季节变化，而且随地形具体情况也有很大差异，例如，在秦岭北坡就小于南坡，北坡年平均温度梯度-0.45℃/100米，南坡却有-0.54℃/100米。主要原因是在冬季，北坡有冷空气经常聚集，减少了盆地与高山的温度差值。北坡冬季月温度梯度只有-0.34℃/100米，而南坡处在冷气流的北风位置，1月仍有-0.54℃/100米，但在夏季这种情况并不存在，南北坡温度梯度都是-0.55℃/100米。
另外，由于自由大气的调节作用，高山上的温度年变化和日变化也是随高度的增加而减少的，用最热月温度减去最冷月的温度的差值表示年变化，称为年较差。九江的年较差为25.2℃，到庐山就降到22.7℃，年较差不仅随高度减少也可因坡向不同而有差别。秦岭以北的西安年较差达27.6℃，到华山降到24.2℃，可是在秦岭以南的安康年较差只有24.2℃，与华山几乎没有差别。当然，这与安康纬度偏南，云、雾及降水较多的也有很大关系。
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