地下水温は、一般にその場所の地温とほぼ等しいと言われています。地温は地面下50cmで日変化が、10mで年変化がほぼなくなり、日本では地面下10m～15mに恒温層があります。恒温層の地温はその地域の年平均気温より1～3℃高いのが一般的です。恒温層以深では、地中増温率（地域により異なるが一般には100mにつき3～5℃）に従い地温が上昇し、地下水温もこれに比例して上昇します。増温率が高い地域である神戸、大阪、奈良盆地では5℃を超えるという調査結果も報告されています。地中温度の上昇は地球内部の熱（マグマなど）の影響を受けるためで、各地でみられる平野部の温泉施設の泉源井は、これを利用して1,000m以上掘削してあるのが一般的です。
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