Między podłożem i atmosferą odbywa się stała wymiana ciepła. Do tej wymiany przyczyniają się turbulencja, promieniowanie, konwekcja oraz fazowe przemiany wody, czyli parowanie i skraplanie. Zmiany dostawy promieniowania słonecznego w cyklu rocznym i dobowym również wpływają na temperaturę powietrza atmosferycznego. Oprócz zmian oświetlenia na temperaturę mają wpływ przemiany adiabatyczne, czyli zachodzące bez wymiany ciepła z otoczeniem.