Højde og breddegrad er to primære faktorer, der vides at påvirke temperaturvariationerne på jordens overflade, fordi varierende højde og breddegrad skaber ulige opvarmning af jordens atmosfære.
Breddegrad henviser til afstanden fra et sted på jordens overflade fra ækvator i forhold til nord- og sydpolen (f.eks. har Florida en nederste breddegrad end Maine); højde defineres som hvor høj en placering er over havets overflade (tænk: en by i bjergene har en høj højde).
Variation i højde
For hver 100 meter stigning i højde, falder temperaturen med ca. 1 grad Celsius. Regioner i høj højde, såsom bjergrige steder, oplever lav temperaturer.
Jordens overflade absorberer varmeenergi fra solen. Når overfladen opvarmes, diffunderer varmen ind i og varmer atmosfæren og overfører igen noget af varmen til den øverste lag af atmosfæren.
Derfor er de lag af atmosfære, der er tættest på jordens overflade (lavhøjdeområder) typisk varmere sammenlignet med lag af atmosfære i områder med højere højde.
Temperaturinversion
Selvom højere højder typisk oplever lavere temperaturer, er dette ikke altid tilfældet. I nogle lag af atmosfæren (såsom troposfæren) falder temperaturen med stigende højde (bemærk: dette kaldes "bortfaldshastighed").
Forfaldshastighed forekommer i kolde vinternætter, når himlen er klar og luften er tør. På nætter som disse udstråler varmen fra jordens overflade hurtigere end atmosfærisk luft. Den varmere overfladevarme varmer derefter også den lavtliggende (lave højde) atmosfæriske luft, som derefter stiger hurtigt ind i den øvre atmosfære (tænk: fordi varm luft stiger og kølig luft synker).
Derfor placeres steder i store højder, såsom bjergrige regioner, oplever høje temperaturer. Normalt er den gennemsnitlige bortfaldshastighed i troposfæren 2 grader Celsius pr. 1.000 fod.
Indfaldsvinkel
Indfaldsvinkel henviser til den vinkel, hvor solstrålerne rammer jordens overflade.
Indfaldsvinklen på jordens overflade afhænger af regionens breddegrad (afstand fra ækvator). På lavere breddegrader, når solen er placeret direkte over jordens overflade i 90 grader (som det ser ud ved middagstid), rammer strålingen fra solen jordens overflade vinkelret. Som svar på det direkte stråling fra solen oplever disse regioner høje temperaturer.
Når solen f.eks. Ligger i 45 grader (halvdelen af en ret vinkel eller ligesom midt om morgenen) over horisonten, er solens stråler slå jordens overflade og spredes over et større overflade med mindre intensitet, hvilket får disse regioner til at opleve lavere temperaturer. Sådanne regioner er placeret længere væk fra ækvator (eller ved højere breddegrader).
Derfor, jo længere du går fra ækvator, jo køligere bliver den. Regioner tættere på Jordens ækvator oplever højere temperaturer end regioner nær nord- og sydpolen.
Døgnvariation
Døgnvariation er ændringen i temperaturen fra dag til nat og afhænger ofte af breddegrad og jordens rotation på sin akse. Normalt modtager Jorden varme om dagen via solstråling og mister varme gennem jordstråling om natten.
I løbet af dagen varmer solens stråling jordens overflade, men intensiteten afhænger af længden af dagen. Nogle dage er kortere end andre (tænk: årstider). Regioner med længere dage (typisk regioner nær ækvator) vil opleve mere intens varme.
Om vinteren på nord- og sydpolen er solen under horisonten i 24 timer. Disse regioner oplever ingen solstråling og forbliver konstant kolde. Om sommeren ved polerne er der konstant solstråling, men det er stadig typisk koldt (varmere end vinteren på polerne, men koldere end sommeren nær ækvator).
Så intensiteten af solstråling på jordens overflade afhænger af breddegrad, solens højde og årstid (aka - en kombination af højde og klima). Solstrålingsintensitet kan variere fra ingen stråling i polarvinteren til en maksimal stråling på ca. 400 watt per kvadratmeter om sommeren.