La grotta è stata oggetto di misure meteorologiche occasionali di temperatura ed umidità dell'aria, sin dalle prime esplorazioni. Osservazioni che sono state eseguite con metodologie e strumentazioni molto eterogenee, delle quali non si conosce l'eventuale taratura e la procedura operativa adottata nella misura. I dati acquisiti sono utilizzabili quindi solo come valori relativi e non è possibile fare confronti con misurazioni più recenti. Precedentemente all'apertura al turismo nel periodo non condizionato dalla presenza del tunnel artificiale e dall'installazione dell'impianto elettrico, erano state fatte solo poche misure di temperatura dell'aria, nell'ottobre 1972 e nel giugno 1973. Queste hanno fornito valori di temperatura per l'Abisso Ancona rispettivamente di 13,1 e 13,0 °C. Nello stesso periodo, nella Sala Duecento la temperatura dell'aria era di 13,2 °C e scendeva a 12,8 °C all'Obelisco e 12,7 °C nella Sala C e agli Scrigni. Nelle gallerie verso la Grotta del Fiume, la temperatura dell'aria, era di 13° - 13,2 °C (Bertolani et al. 1976).

Nei mesi di giugno 1976 e gennaio 1977 veniva compiuta un'altra campagna di misure occasionali che confermano sostanzialmente, in valore relativo, i dati del 1972 e 1973. Infatti la temperatura media dell'aria nella zona dell'Abisso Ancona era nelle due stagioni di 13.8 °C, per poi diminuire verso le gallerie più interne fino a 13,1 - 13,2 °C (Cigna, 1977). Nel mese di gennaio 1980 sono state fatte altre misurazioni occasionali (Castellani, 1990) che diedero valori di 13,4 °C nella zona dei Giganti dell'Abisso Ancona e 13,1 °C nella Sala delle Candeline. Tra il 1982 e 1983, sono state condotte misure più sistematiche di temperatura, umidità e velocità dell'aria e della concentrazione di C02, attraverso l'uso di due centraline automatiche di acquisizione. La prima posta nell'Abisso Ancona, dove in diverse stagioni è stata registrata una temperatura media dell'aria di 14 °C che tende ad aumentare a 14,3 °C nei mesi più caldi e con maggior numero di visitatori (Castellani, 1988). L'altra centralina, posizionata nella zona più interna della Cannella ha fornito, nello stesso periodo, una temperatura dell'aria di 12,9 - 13,0 °C.

I dati acquisiti da tutte queste misurazioni, pur non essendo confrontabili in valore assoluto, indicano che la temperatura dell'aria nella Grotta tende a diminuire di circa 0,5 - 1 °C spostandosi dall'Abisso Ancona alle zone più interne dell'Orsa, della Cannella, di Sala Finlandia e verso le gallerie che conducono alla Grotta del Fiume. A partire dal 1989, è stata installata una rete di monitoraggio ambientale, costituita da 20 sensori collegati attraverso un sistema computerizzato che ha acquisito ad intervalli di circa 30 minuti, la temperatura dell'aria e dell'acqua, l'umidità, la pressione atmosferica, la velocità dell'aria e la concentrazione di C02. Questo sistema ha operato in maniera continuativa, con alcune brevi interruzioni, fino al novembre 1993 ed ha permesso di acquisire una serie di oltre cinque milioni di dati. Le caratteristiche strumentali di questo sistema di misura sono riportate in Bertolani et al. (1991) e Menichetti et al. (1994).

L'analisi di questa notevole mole di registrazioni è tuttora in corso, anche perché è necessario eseguire una validazione dei dati acquisiti dalla strumentazione elettronica. In ogni caso i dati ottenuti permettono di trarre alcune interessanti considerazioni sulle variazioni a cui è soggetto il microclima ipogeo legate sia alla sua evoluzione naturale che alla influenza indotta dal continuo flusso dei turisti (Menichetti, 1992; Menichetti et al. 1994; Menichetti & Galdenzi, 1995). Negli anni che vanno dal 1990 al 1993, la temperatura media dell'aria della grotta, nell'Abisso Ancona - Sala Duecento, era di circa 13,7 °C, molto prossima quindi alla temperatura media esterna). Le variazioni termiche ipogee a lungo termine tendono a seguire le escursioni esterne stagionali e il loro andamento mostra incrementi di alcuni decimi di grado soprattutto nel periodo estivo. Variazioni maggiori, che possono raggiungere anche alcuni gradi, avvengono in corrispondenza di alti flussi di visitatori che coincidono con il mese di agosto, quando nella grotta entrano circa 1/3 del totale dei visitatori annui.

Le alterazioni termiche più significative si hanno in prossimità del percorso turistico, nell'Abisso Ancona, dove sono state registrate variazioni a periodo stagionale con minimi di 13,2 °C in inverno e massimi di 14,7 °C in estate. Nelle gallerie interne, come nella zona della Cannella, dove la temperatura varia da 13,3 °C in inverno a 13,5 °C in estate, le oscillazioni sono molto più smorzate e sempre dell'ordine di pochi decimi di grado, prossime all'errore strumentale. Questo probabilmente può essere messo in relazione all'effetto termoregolatore prodotto dalle gallerie della parte non turistica della grotta.

Una serie di misure orarie continue della temperatura dell'aria, provengono da due data logger remoti installati dalla primavera 1994 e tuttora funzionanti, nelle Sale Gentile da Fabriano e Finlandia, parti della grotta che rientrano in un futuro progetto di estensione del percorso turistico che prevede l'apertura di una nuova galleria artificiale di uscita. Questa zona della grotta è attualmente interessata dal turismo speleologico con una o due visite giornaliere concentrate soprattutto nel periodo aprile-novembre in gruppi di 20-30 persone. Qui la temperatura media dell'aria è di 12,6 °C e le variazioni registrate sono molto basse, dell'ordine di ± 0, 1 °C, prossime all'errore strumentale. A partire dal dicembre del 1994, sono tuttora in corso misure puntuali e periodiche di temperatura dell'aria della grotta, distribuite in molte zone anche lontane dal percorso turistico, utilizzando termometri digitali verificati periodicarnente con altri di riferimento da laboratorio. L'obiettivo è quello di evidenziare l'andamento termometrico naturale dell'intero sistema carsico di Frasassi durante le varie stagioni.

I dati acquisiti confermano sostanzialmente le misure eseguite in precedenza, con una temperatura media dell'aria di 14,2 °C nella zona dell'Abisso Ancona, di 13,2 °C nelle parti più interne della Sala Finlandia e Condotta dei Fabrianesi, fino a 12,7 °C e in prossimità delle gallerie che conducono alla Grotta del Fiume (Menichett & Galdenzi, 1995). I dati termometrici relativi all'atmosfera ipogea, indicano che non sempre, soprattutto in coincidenza di un alto numero di visitatori in estate, la Grotta riesce a ripristinare, durante la chiusura notturna, le condizioni ambientali originali. L'aria ipogea subisce quindi, per alcune settimane, un progressivo riscaldamento con un innalzamento di alcuni decimi di grado nella temperatura media notturna. Queste alterazioni nello stato termico dell'aria sono da mettere in collegamento diretto sia con il flusso turistico sia con le escursioni termiche dell'atmosfera esterna, che si propagano all'interno attraverso gli ingressi naturali e quello artificiale.

Queste alterazioni nello stato termico dell'aria sono da mettere in collegamento diretto sia con il flusso turistico sia con le escursioni termiche dell'atmosfera esterna, che si propagano all'interno attraverso gli ingressi naturali e quello artificiale. La perturbazione termica tende comunque a smorzarsi in intensità procedendo dall'Abisso Ancona verso la parte più interna del sistema carsico