La temperatura delle grotte dipende in primo luogo dalla latitudine e dalla altitudine a cui si trovano. Essa diminuisce spostandosi dall’equatore verso i poli e con l’aumentare della quota sul livello del mare con un gradiente che dipende dalla quantità e dalla velocità dei flussi idrici che attraversano l’ammasso roccioso. Su un orizzonte temporale molto lungo (secoli), la temperatura media di una grotta tende, infatti, ad assumere il valore medio della temperatura dell’acqua che la attraversa. In linea ipotetica, meno i reticoli carsici sono interessati da una circolazione idrica maggiore sarà l’aumento di temperatura con la profondità rispetto alla superficie.
Nelle zone più vicine all’esterno, e in particolare in prossimità degli ingressi interessati da circolazione d’aria, la temperatura delle grotte risente in maniera sensibile delle variazioni della temperatura esterna, mentre nelle parti più lontane dalla superficie presenta una scarsa variabilità stagionale per via dell’elevata capacità termica degli ammassi rocciosi.
Studi sul clima sotterraneo sono in corso da tempo ma solo negli ultimi anni si è iniziato ad indagare l’entità degli effetti del cambiamento climatico nei sistemi carsici. Dal confronto tra i dati relativi alle odierne medie annuali delle temperature dell’aria all’esterno e le misure effettuate nelle cavità risulta che in profondità si registrano valori leggermente inferiori rispetto alle medie attuali in superficie alle stesse quote sul livello del mare. La temperatura interna delle montagne sembra quindi non essere in equilibrio con l’ambiente esterno perché l’inerzia termica dei massicci carsici determina un ritardo e un’attenuazione nel trasferimento del segnale di riscaldamento climatico all’interno dei sistemi carsici, così come ipotizzato da Badino in una pubblicazione del 2004.
Il paleoclimatologo Dominique Genty, ad esempio, studiando la grotta di Villars in Dordogna, ha registrato un aumento di 0.4 °C dal 1997 al 2007, pari a 0,04 °Call’anno, in accordo con l’incremento dei valori di temperatura registrato in superficie. Dominguez-Villar et al. hanno invece rilevato un incremento di temperatura nella grotta di Postojna (Slovenia) di 0,015°Call’anno. Nel 2024 ricercatori dell'università di Innsbruck hanno pubblicato uno studio su 4 grotte alpine, dove tra il 2000 e il 2020 è stato registrato un aumento della temperatura di 0,2 °Cper decade. In Italia sono in corso ricerche, non ancora pubblicate, che sembrano confermare un’aumento di temperatura anche per le grotte italiane.