本文利用中国中东部424个气象台站常规观测资料与再分析气象资料,研究了 1981-2014年中国中东部地区(京津冀、黄淮和长三角)不同气候背景下城市和乡村的气温差异(△T城乡)。研究发现,中国中东部AT城乡昼夜基本皆为正,北部的京津冀和南部的长三角地区△T城乡存在显著昼夜差异:白天,长三角地区AT城乡大于京津冀地区,在夏季最显著;夜间则反之,京津冀地区△T城乡大于长三角地区,在冬季最显著;黄淮地区昼夜AT城乡特征介于前两个区域之间。同时,北部以京津冀为主地区夜间城、乡温差大于白天,而南部以长三角为主地区白天城、乡温差大于夜间,中部黄淮地区城、乡温差夜间略大于白天。分析发现,城市规模不是造成研究区△T城乡差异的主要原因,而城市化带来的城、乡地气温差之间则有着显著的正相关关系,夜间北部京津冀地区响应最强烈。结合大气热源(汇)Q1和水汽汇Q2等要素进一步分析其物理机制发现,大气热源(汇)Q1是表征城、乡气温差异的较好的物理指标,研究结果表明:(1)白天,南方乡村和城市比北方乡村和城市Q1皆较大,南北方城市下垫面类型类似(Q2基本相同),而南方乡村地表蒸散发强烈、地表大气升温较慢,使得南方地区△T城乡大于北方地区△T城乡,且在夏季最显著;(2)夜间,北方乡村地Q1负值绝对值高于南方乡村、也高于北方城市,即北方乡村感热降温显著强于南方乡村和北方城市,而南北方城市Q1值基本相同,使得北方地区AT城乡大于南方地区AT城乡。而四季中,冬季夜间北方城市感热降温显著弱于北方乡村和南方城市,使得夜间北方地区AT城乡大于南方地区△T城乡在冬季最显著;(3)北方主要受感热影响,白天城、乡感热吸热量差值小于夜间城、乡感热放热量差值,使得北方夜间城、乡温差大于白天;南方受降水潜热影响更大,城市、乡村Q1(Q2)差值的昼夜差异不大,南方乡村白天地表蒸散发热量大,使得南方白天城、乡温差大于夜间。本研究结果表明,高温湿润地区白天城、乡温差更大,而低温干燥地区夜间城、乡温差更大。