Ponieważ oś Ziemi jest nachylona względem płaszczyzny orbity, światło słoneczne pada pod różnymi kątami w różnych porach roku. W czerwcu półkula północna jest nachylona w kierunku słońca , więc na każdej szerokości geograficznej półkuli północnej światło słoneczne pada bardziej bezpośrednio na to miejsce niż w grudniu (patrz Wpływ kąta słońca na klimat ). Ten efekt powoduje pory roku. Na przestrzeni tysięcy do setek tysięcy lat zmiany parametrów orbity Ziemi wpływają na ilość i rozkład energii słonecznej odbieranej przez Ziemię oraz wpływają na długoterminowy klimat. (Patrz cykle Milankovitcha ).
Nierównomierne nagrzewanie się słońca (tworzenie stref gradientów temperatury i wilgotności lub frontogenezy ) może być również spowodowane samą pogodą w postaci zachmurzenia i opadów. Wyższe wysokości są zwykle chłodniejsze niż niższe wysokości, co jest wynikiem wyższej temperatury powierzchni i ogrzewania radiacyjnego, które powoduje adiabatyczny współczynnik przerwy . W niektórych sytuacjach temperatura faktycznie wzrasta wraz z wysokością. Zjawisko to znane jest jako inwersja i może powodować, że szczyty gór będą cieplejsze niż doliny poniżej. Inwersje mogą prowadzić do tworzenia się mgły i często działają jak czapka, która hamuje rozwój burzy. W skali lokalnej mogą wystąpić różnice temperatur, ponieważ różne powierzchnie (takie jak oceany, lasy, pokrywy lodowe lub obiekty stworzone przez człowieka) mają różne właściwości fizyczne, takie jak współczynnik odbicia , szorstkość lub zawartość wilgoci.