W rozkładzie przestrzennym temperatury powietrza na Ziemi wyraźnie zaznacza się strefowość. Widoczne jest to zwłaszcza na mapie temperatury powietrza zredukowanej do poziomu morza. Temperaturę redukujemy poprzez dodanie wartości 1°C do wartości temperatury powietrza określonej w oparciu o pomiary dla każdych 100 m wysokości bezwzględnej stacji (0,1°C dla każdych 10 m).
Przykład
Średnia temperatura stycznia na stacji meteorologicznej Kraków-Balice wynosi -2,1°C. Stacja ta leży na wysokości 206 m n.p.m. Różnica temperatur pomiędzy tym poziomem a poziomem morza przy założeniu sucho-adiabatycznego spadku temperatury powietrza wraz ze wzrostem wysokości (1°C/100 m) wynosi więc około 2,1°C. Wartość tę dodajemy do wartości ze stacji. Średnia temperatura stycznia w Krakowie zredukowana do poziomu morza wynosi więc 0°C.
Redukcja temperatury powietrza do poziomu morza ułatwia interpretację obrazu zróżnicowania temperatury powietrza. Usuwa bowiem wpływ czynnika zaburzającego jej rozkład, jakim jest wysokość bezwzględna. Pozostają dwa inne czynniki powodujące geograficzne anomalie termiczne, czyli rozkład lądów i oceanów oraz prądy morskie.
Najwyższe wartości temperatury obserwujemy na lądach w strefie klimatów zwrotnikowych (nad pustyniami). Jest tam bowiem małe zachmurzenie i największe natężenie promieniowania słonecznego, a powierzchnia nagrzewa się silnie ale płytko i szybko oddaje ciepło do atmosfery. W styczniu najcieplej jest na kontynentach półkuli południowej, w tym zwłaszcza we wnętrzu Australii. W lipcu najcieplejsze są pustynie półkuli północnej – Sahara, pustynie Płw. Arabskiego, Azji Środkowej i Południowego Zachodu USA. To właśnie w tym ostatnim regionie, w Dolinie Śmierci zarejestrowano najwyższą do tej pory wartość temperatury powietrza na poziomie stacji. Było to +56,7°C, zmierzone 10 lipca 1913 roku.
Najniższe temperatury powietrza występują blisko biegunów – w lipcu na Antarktydzie, a w styczniu w północnej Kanadzie, płn.-wsch. Syberii i na północy Grenlandii. To na radzieckiej (dziś stacja rosyjska) stacji badawczej Wostok na Antarktydzie zarejestrowano najniższą do tej pory temperaturę - -89,2°C w dniu 21 lipca 1983. Strefowy rozkład temperatury powietrza jest silniej zaburzony na półkuli północnej, gdzie zwłaszcza w styczniu widać, że w tej samej strefie równoleżnikowej dużo cieplej jest na zachodnich wybrzeżach kontynentów (klimat oceaniczny) niż w ich wnętrzu i na krańcach wschodnich (klimat kontynentalny).
Rozkład strefowy zaburzają też prądy morskie. W szerokościach zwrotnikowych i równikowych u zachodnich wybrzeży Ameryki Południowej i Afryki widoczny jest ochładzający wpływ Prądu Humboldta i Prądu Bengeulskiego. Z kolei na północno-wschodnim Atlantyku zaznacza się ocieplający wpływ Prądu Norweskiego, ogrzewającego zimą wybrzeża Skandynawii. W górach temperatura powietrza spada wraz ze wzrostem wysokości. Na alpejskim szczycie Sonnblick przekraczającym wysokość 3000 m n.p.m. średnia temperatura powietrza w lipcu wynosi zaledwie około 2,5°C, podczas gdy w leżącym poniżej (574 m n.p.m.) Innsbrucku – około 19°C. W zimie jednak najzimniej jest jednak w dolinach górskich, a nie na szczytach; to do dolin i kotlin spływa bowiem mroźne powietrze.
Również w rozkładzie sum rocznych opadów zaznacza się wyraźna strefowość. Najwyższe opady - przekraczające 2000 mm - występują w strefie równikowej. W strefach zwrotnikowych opady są wyraźnie niższe, chociaż bardzo zróżnicowane. Występują tu najsuchsze pustynie świata, zarówno we wnętrzu lądu, jak i pustynie nadbrzeżne na zachodnich wybrzeżach kontynentów, gdzie suchość klimatu potęgowana jest przez wpływ chłodnych prądów morskich. W Iquique na Pustyni Atakama, czy w Asuanie w dolinie Nilu w Egipcie (Sahara) suma roczna opadów jest nie większa niż kilka mm.
Jednocześnie w tej strefie – zwłaszcza w klimatach monsunowych – występują najwyższe opady na świecie. Rekordowe opady występują na północ od Himalajów na wzgórzach Khasi w Indiach; w miejscowości Czerapuńdżi średnie opady roczne wynoszą 11 777 mm, a w leżącym w pobliżu Mawsynram 11 873 mm. O palmę pierwszeństwa w tej dziedzinie rywalizują z wzgórzami Khasi zachodnie stoki kolumbijskich Andów (miejscowość Lloro). W szerokościach umiarkowanych opady rosną w porównaniu z ich średnimi wartościami w szerokościach zwrotnikowych. Dotyczy to zwłaszcza oceanicznej półkuli południowej (opady do 1000 mm na szerokości geograficznej 60°S). Na lądowej półkuli północnej opady są niższe i bardziej zróżnicowane, w terenach nizinnych nie przekraczając 800 mm. Opady jeszcze maleją w szerokościach okołobiegunowych. Zwłaszcza wewnątrz lądolodu antarktycznego są bardzo niskie (na rosyjskiej stacji badawczej Wostok niewiele przekraczają 20 mm).