Głównymi elementami meteorologicznymi wykorzystywanymi w charakterystyce stosunków klimatycznych danego obszaru są: temperatura powietrza i opad atmosferyczny.
Temperatura powietrza określa zasoby cieplne atmosfery. Pomiary temperatury powietrza zapoczątkowano pod koniec XVI wieku, stosowane dziś skale termometryczne opracowano jednak dopiero w XVIII i XIX wieku. W naszym kraju do celów pomiarów meteorologicznych stosujemy skalę Celsjusza (temperatura powietrza podawana w °C), w której temperaturze topnienia lodu odpowiada wartość 0°C, a temperaturze wrzenia wody 100°C. W krajach anglosaskich w powszechnym użyciu jest skala Fahrenheita (temperatura powietrza wyrażona jest w °F), w której temperaturze topnienia lodu odpowiada wartość 32°F, a temperaturze wrzenia wody 212°F.
W fizyce a w podręcznikach klimatologii np. dla określenia temperatur występujących w termosferze lub w fotosferze słonecznej dla określenia temperatury posługujemy się skalą Kelwina (temperatura powietrza wyrażona jest w K). Zaletą tej skali jest brak wartości ujemnych; wartość 0 w skali Kelwina to tzw. zero absolutne, temperatura, w której zanika ruch cząsteczek.
Temperatura powietrzna charakteryzuje się zmiennością w cyklu rocznym (podstawa sezonowości klimatu w szerokościach umiarkowanych i łącznie z oświetleniem w szerokościach polarnych) oraz w cyklu dobowym. Zmienność temperatury powietrza w cyklu rocznym określamy obliczając roczną amplitudę temperatury powietrza. Jest to różnica pomiędzy średnią temperaturą najcieplejszego i najchłodniejszego miesiąca w roku. Jest ona wskaźnikiem kontynentalizmu klimatu – w klimatach kontynentalnych jest większa niż w klimatach oceanicznych.
W cyklu dobowym, przy braku czynników zaburzających (np. przemieszczanie się frontów atmosferycznych) najwyższa temperatura powietrza występuje około 1-2 godzin po południu słonecznym. Podłoże jest wtedy najbardziej nagrzane i oddaje najwięcej ciepła atmosferze. Najniższa temperatura powietrza występuje w przebiegu dobowym nad ranem. W nocy powierzchnia ziemi nie jest bowiem ogrzewana przez Słońce, ale przez cały ten czas wypromieniowuje energię w głąb atmosfery. Nocny spadek temperatury powietrza kończy dopiero pojawienie się Słońca. Różnica pomiędzy najwyższą temperaturą powietrza w ciągu doby (maksymalna temperatura dobowa) i najniższą temperaturą powietrza w ciągu doby (minimalna temperatura dobowa) to dobowa amplituda temperatury powietrza. Największa jest ona w trakcie pogody bezchmurnej.
Opady atmosferyczne to produkty kondensacji pary wodnej, które spadają z chmur na powierzchnię ziemi. Ich ilość decyduje o tym, czy klimat jest wilgotny, czy suchy. Inaczej niż temperatura powietrza opad jest elementem pogody, który występuje lub nie. Możemy więc określić czas jego trwania, a znając go i ilość wody dostarczoną przez opady, również jego intensywność.
Biorąc pod uwagę czas trwania opadu wyróżniamy opady:
- przelotne – trwające często tylko od kilkunastu minut do pół godziny, często o dużej intensywności (ulewy, deszcze nawalne), występujące z chmur konwekcyjnych,
- ciągłe – trwające godzinę i dłużej, o umiarkowanej lub małej (mżawka z chmury stratus) intensywności.
Określamy sumę wszystkich opadów w ciągu doby, miesiąca i roku, podając ją jako grubość warstwy wody, która spadła na powierzchnię ziemi i wyrażamy w mm. Wartość 1 mm odpowiada objętości 1 litra wody opadowej rozlanej na powierzchni 1 metra kwadratowego.
