答案：３．Ａ
解析：从图中可以看出５时、２０时气温为越向下越低，出现了逆温现象，气温上高下低，空气层结较稳定，而１２时、１５时，气温上低下高，空气对流旺盛；大气的直接热源为地面辐射；从图中可知，垂直方向的温差应是下大上小。