海南岛气候差异主要由纬度位置、地形因素和季风环流共同作用形成。该岛虽整体属热带季风气候，但东西部降水相差2.4倍，南北部冬季温差可达7℃以上，形成五种显著不同的气候类型。

从纬度位置看，海南岛位于北纬18°10′至20°10′之间，正处热带区域，全年太阳高度角大，日照时数达1780-2600小时，太阳辐射总量4500-5800兆焦耳/平方米，这奠定了高温多雨的基础气候特征。但岛屿中部高耸的五指山（海拔1867米）和鹦哥岭形成天然气候分界线，导致迎风坡与背风坡产生显著差异。东部迎风坡年降水量达2400毫米，而西部背风坡仅987毫米，形成我国唯一的热带稀树草原景观。地形抬升作用还使中部山区年平均气温比沿海低2-3℃，形成垂直气候带。

季风环流是气候分异的另一关键因素。冬季受大陆冷空气影响，北部海口可能出现16.5℃的月均温，而南部三亚因山脉阻挡仍保持20℃以上。夏季盛行东南季风和西南季风，携带的暖湿气流在东部形成强降水，2024年琼中站记录到年降水量2440毫米。台风路径的差异性更加剧气候分异，东部年均受3-4个台风直接影响，而西部受台风影响较弱。

海洋调节作用也不容忽视。岛屿四面环海，使气温年较差仅6-8℃，最冷月均温高于16℃。但琼州海峡的"狭管效应"使北部风速较南部高15%，加速了热量交换。洋流系统方面，冬季南海暖流维持南部高温，夏季上升流则使西部海面温度比东部低1-2℃，影响局地大气环流。

气象观测数据显示，海南岛气候多样性具有鲜明时空特征。1951-2020年气象资料表明，6-7月出现全年最高温29.2℃（东方站），而9月为降水高峰月，占年总量25%。极端天气方面，北部极端高温达39℃，中部山区极端低温3.6℃（白沙站），这种差异在水平距离不足300公里的岛屿上尤为罕见。气候资源的立体分布，使海南岛同时拥有热带雨林、稀树草原、滨海湿地等多种生态系统，成为研究热带岛屿气候的天然实验室。