自然环境
海口市地形略呈长心形，地势平缓，海南岛最长的河流——南渡江从中部穿过。西北部和东南部较高，中部南渡江沿岸低平，北部多为沿海小平原。
全市除石山镇境内的马鞍岭（海拔222.8米）、旧州镇境内的旧州岭（199.9米）、甲子镇境内的日晒岭（171米）。
永兴镇境内的雷虎岭（168.3米）等38个山丘较高外，绝大部分为海拔100米以下的台地和平原。
马鞍岭为全市最高点。
地 质
海口市地质构造属于雷琼裂谷南部拗陷区。
中新世及上新世海南岛王五—文教大断裂以北至琼州海峡发生断陷，形成陆海面积约3135平方千米的琼北断陷盆地。
堆积巨厚的新生代（第三纪）地层，至全新世（第四纪），并有多次地震和海底火山活动。
有多期火山岩相间分布于第三纪和第四纪沉积层之中，出露于地表组成琼北基性（为主）火山熔岩台地，分布面积广。
上新世晚期，海岛北部地壳上升，其中也有几次火山喷发；中全新世以后，北部和东北部地壳缓慢下降，接受沉积。
海口市位于琼北新生代断陷盆地中，由新生代琼北断陷盆地（为主）与琼东北隆起（东南部）构成，位于区域性近东西向、近南北向、北东向和北西向断裂的交接复合部位。
地层主要属新生代古近纪（为主）至第四纪的滨海相、海陆交互相地层。岩浆岩有零星出露的侵入岩和大面积广布的基性（为主）、超基性火山岩。
地 貌
类型大致分为滨海平原、河流阶地、丘陵及熔岩台地三部分。
北部为滨海平原带，地势低平，面积广大，占总面积的52%；中部为南渡江沿江阶地带，占总面积的43%；东南部为丘陵台地带，西部为熔岩台地带，仅占总面积的5%。
西北部和东南部较高，中部南渡江沿岸低平，北部多为沿海小平原。地表主要为第四纪基性火山岩和松散沉积物大面积分布，滨海以滨海台阶式地貌为主，西部以典型的火山地貌为主。
土壤
分为水稻土、砖红壤、菜园土、潮沙泥土、滨海盐渍沼泽土、滨海盐土、滨海沙土、石质土8个土类，12个亚类，43个土属，110 个土种。
气 候
海口地处低纬度热带北缘，属热带季风海洋性气候，气候温暖宜人，长夏无冬。海口北濒南海，海洋性气候特征也特别显著，具有温暖多雨、光热充足、温差较小、无霜期长等气候特征。
同时受季风影响明显，降水时期集中，雨季分明，主要集中在5—10月，占年降雨量的81.9%，多为热带气旋雨和对流雨（热雷雨），水热同期，11月至翌年4月是少雨季节，常有冬春旱发生。
灾害性天气主要有台风、暴雨、雷电、大雾、大风、干旱。年平均气温24.4℃，年平均最高气温28.2℃左右，年平均最低气温18℃左右。
月平均最高气温28.8℃，出现在7月；月平均最低气温18.0℃，出现在1月。年平均降雨量1816毫米，降雨日数（日雨量≥0.1毫米）102天。
年平均日照时数1954.7小时。年平均蒸发量1834毫米，平均相对湿度85%。常年以东北风和东南风为主，年平均风速3.4米/秒。
水 文
海口自产水资源总量19.07亿立方米，水资源总量折合地表径流深为830毫米。海南岛最长的河流南渡江穿过海口市中部入海。
南渡江主流在市区长75千米，流域面积1300平方千米，年径流量60.99亿立方米。海口市主要河流有43条。
其中，南渡江水系7条，南渡江干流从海口市西南部东山镇流入境内，穿过中部，于北部入海。
入海口段从西向东主要分流有海甸溪、横沟河、潭览河、迈雅河和道孟溪。支流有铁炉溪、三十六曲溪、鸭尾溪、昌旺溪（南面溪）、美舍河和响水河；独流入海的有18条。
境内有凤潭、铁炉、东湖、风圮、云龙、丁荣、岭北、玉凤、沙坡等水库，总库容量1.5亿立方米。
海口市地处南渡江下游河口河网地带和休眠火山口地带，潜水、承压水分布广泛。
地下水位于琼北自流盆地面积4605平方千米范围内。
980米深度内共分布自上往下具有生活饮用水、生活饮用水+饮用天然矿泉水、医疗热矿水三元结构的10个含水层：即潜水2层，半承压水1层，承压水7层。
潜水含水层以南渡江三角洲潜水和玄武岩孔隙裂隙潜水为主，分布范围813.7平方千米，单位涌水量为20～5084.6立方米/日·米，允许开采量21.2万立方米/日。
地下承压水处于雷琼盆地，含水总厚度达200～350米，老海口、秀英两段可采量共27万立方米/昼夜。地下热矿泉水处于琼北自流水盆地东北部新生代厚层，分布面积约200平方千米。
海 域
海口市北面临海，海域面积830平方千米，海岸线长136.23千米。海水平均水温25℃，最高34℃，最低17.2℃。
透明度1米，最大达2米。浅海盐度29.6%～31.8%。大部分海底平缓，以软泥为主，泥沙次之；靠近沙滩海岸一带海底以细沙为主。
近海水质富含有机物质和无机盐。60～100米等深线以内的海域面积约200平方千米，10米等深线以内的浅海、滩涂面积上百平方千米。
大部分海岸坡度平缓，岸线开阔连绵，沙岸带沙细洁白，有假日海滩、西秀海滩、粤海铁路通道南站码头海滩、白沙门海滩、东寨港海滨海滩、桂林洋海滩等海滨风景区和游乐区。
港湾与近海还有少许岛礁和潮滩。近海海水清澈，常年风轻浪平，有多处为适宜游泳的傍岸泳区。
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