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.