Испарение в природе — это сложный процесс, интенсивность которого обусловлена многими причинами. Скорость испарения зависит от атмосферного давления, скорости ветра. Если ветер дует с суши на водоем, скорость испарения увеличивается, а когда он направлен с воды на сушу, скорость испарения с водоема уменьшается. Испарение с поверхности морей и океанов оказывает влияние на их соленость, так как упругость насыщения над раствором меньше, чем над пресной водой.

Распределение влажности в атмосфере крайне неравномерно. В тропической зоне, где велико испарение с поверхности теплых морей и материков, покрытых тропическими лесами, влажность очень высока (Шри-Ланка, Венесуэла, Индия). К областям пустынь она резко убывает, испытывая при этом большие сезонные колебания. Летом разница во влажности на полюсе и на экваторе сравнительно невелика — всего в 2–3 раза.

Влажность быстро убывает с высотой. Верхняя тропосфера суше приземного воздуха. Из атмосферы водяной пар снова выпадает на землю в виде дождя и снега. Влажность стратосферы в общем очень низка. В пустынях Средней Азии в нашей стране среднемесячная влажность не более 15–20 %. Большой влажностью отличается Черноморское побережье Кавказа.

Казалось бы, все знают, что такое температура воздуха. Однако нередко показания термометров различны. Поэтому рассказ о тепловом режиме атмосферы начнем с точной формулировки. Температура воздуха — это температура, показываемая термометром в условиях его полного контакта с атмосферным воздухом. При метеорологических наблюдениях за температуру воздуха принимается температура, измеренная термометром, установленным на высоте 2 м над поверхностью почвы, вдали от жилья, защищенном от действия прямой солнечной радиации и хорошо вентилируемом. Эта температура может быть другой в более низких частях приземного слоя. Так, например, в жаркие летние дни случается, что температура воздуха на высоте 2 м на 10° и более ниже, чем у самой земли, где слабы ветер и перемешивание. Существенно различаются температуры на высоте 2 м и в более высоких слоях воздуха, порядка 30 м и более.

Тепловой режим атмосферы — это характер распределения и изменения температур в атмосфере. Он определяется теплообменом с окружающей средой — деятельной поверхностью Земли и космическим пространством. Солнечное тепло поглощается в основном верхними слоями, в целом же атмосфера поглощает его слабо, а в отдельных слоях — незначительно. Нижние слои получают, тепло главным образом от деятельной поверхности, которая нагревается в дневные часы, становится теплее воздуха и отдает ему свое тепло, ночью наоборот — деятельная поверхность теряет тепло излучением, становится холоднее, и тогда уже воздух отдает свое тепло почве.

Большое влияние на нагревание атмосферы оказывает поверхность, к которой она непосредственно прилегает. При этом влияние суши и водной поверхности неодинаково. Суша возвращает воздуху большую часть полученного ею лучистого тепла — 35–50 %, в то время как вода большую часть тепла отдает нижележащим глубинным слоям. На нагревание воздуха уходит немного тепла, так как оно в значительной степени затрачивается еще и на испарение воды. Отсюда следует, что в периоды нагревания суши воздух над ней теплее, чем над водными пространствами. В теплое время года океаны, моря и крупные озера накапливают в толще вод огромные запасы тепла и отдают его воздуху в зимнее время. Вот почему зимой воздух над водными поверхностями теплее, чем над сушей. Но и сама поверхность суши неоднородна, она состоит из лесов, болот, степей и т. д., и отдача тепла, следовательно, неодинакова. Над снежным покровом температура воздуха понижается.

Температура изменяется в течение суток. Минимальная температура воздуха на высоте 2 м бывает перед восходом солнца. Как только солнце появляется над горизонтом и начинает подниматься, в течение 2–3 часов температура растет быстро, затем медленнее и, наконец, в 14–15 часов наступает максимум. Затем начинается процесс понижения температуры — вначале медленный, а затем все более быстрый. Над океанами и морями максимум температуры воздуха наступает на 2–3 часа раньше, чем над материками. Представление о суточном ходе температуры получают осреднением данных наблюдений за многолетний период. Вторжение теплых или холодных воздушных масс искажают этот осредненный ход — холодная воздушная масса понижает температуру, а теплая масса, пришедшая ночью, может ее повысить.

Изменение температуры в пределах суток (амплитуда) зависит от ряда причин: географической широты места, времени года, характера деятельной поверхности, облачности, рельефа местности и высоты над уровнем моря. Наибольшая суточная амплитуда колебаний температуры воздуха наблюдается в субтропиках и убывает к высоким широтам. В тропических областях она примерно 12°, в умеренном — 8–9°, у Полярного круга — 3–4°, в Заполярье — 1–2 °C.

В зависимости от времени года наибольшие амплитуды в умеренных широтах бывают зимой, а наименьшие — летом. В полярную ночь почти нет суточного хода температуры. В Заполярье наибольшие амплитуды (5–6°) отмечаются весной и осенью. В тропиках наблюдаются наибольшие амплитуды суточных температур, мало зависящие от времени года. Например, в пустынях тропических широт в течение всего года амплитуды равны 20–22°.

Над водной поверхностью амплитуда суточного хода меньше, чем над сушей — порядка 2–3°. Чем дальше от моря, тем амплитуда больше — до 20–22°. В степях и пустынях в пределах одних суток они могут достигать 30°.

Рельеф местности сильно влияет на суточный ход температуры. Такие формы рельефа, как котловины, долины, ложбины, больше соприкасаются с воздухом — днем он здесь застаивается, а ночью, охлаждаясь, стекает на дно. Поэтому увеличивается дневной нагрев и ночное охлаждение воздуха внутри вогнутых форм, а значит, и разница дневных и ночных температур. В то же время рельеф выпуклых форм — гор, холмов, возвышенностей — имеет меньшую поверхность соприкосновения с воздухом. Амплитуда суточного хода температуры здесь меньше. Чем выше место над уровнем моря, тем быстрее уменьшается амплитуда суточного хода температуры воздуха.

Рассмотрим теперь годовой ход температуры, который определяется в первую очередь годовым ходом температуры деятельной поверхности. Разницу между среднемесячными температурами самого холодного и теплого месяца называют амплитудой годового хода. В северном полушарии на материках это — июль и январь. По отношению к этим месяцам на океанах и их побережьях экстремальные температуры несколько запаздывают — максимум наступает в августе, а минимум — в феврале-марте. Амплитуды годового хода температуры гораздо больше над сушей, чем над поверхностью воды. Очень большое значение имеет также географическая широта места — наименьшая годовая амплитуда наблюдается в экваториальной зоне, а наибольшая — в полярных широтах. Велика роль и высоты места над уровнем моря. Чем выше точка, тем меньше амплитуда колебаний. Погодные условия — туман, дождь и, в первую очередь, облачность — оказывают заметное влияние на годовой ход температуры. Когда в зимнее время нет облачности, средняя температура самого холодного месяца становится холоднее среднего. В различных географических шпротах различен и годовой ход температуры.