보통 3일은 춥고 4일은 따뜻한 현상으로, 겨울철의 한파(寒波)를 몰아오는 시베리아고기압의 세력의 확장과 약화 주기에 의하여 나타나는 동부 아시아 지역의 특징적인 기후현상이다.
1930년에서 1969년까지의 겨울철 한기와 난기의 빈도에서 그 특징을 알 수가 있다. 한기의 주기는 2.0∼3.9일이 전체의 45.2%를 차지한다. 가장 길었던 주기는 18일 이상이 1회, 10일 이상은 9회로 전체의 3%에 불과하다.
가장 빈도가 많은 주기는 3.0∼3.9일이고 한기의 평균 주기는 4.4일이었다. 난기의 주기는 2.0∼3.9일이 전체의 36.5%이고, 가장 길었던 주기는 18일 이상이 1회, 10일 이상이 22회로 전체의 7%가 되어 한기의 2배나 된다.
그리고 가장 빈도가 많은 난기의 주기는 2.0∼2.9일이다. 평균 주기는 4.65일로 한기의 평균 주기보다 0.25일이 길다. 결국, 난기의 주기가 한기의 주기보다 길다. 따라서 우리나라의 겨울철 혹한은 이러한 삼한사온 현상으로 인해 비교적 견디기 쉽다.
시베리아고기압이 겨울철에 대륙 내부에 형성되고, 이것이 북극 기단으로부터 에너지 공급을 받으며, 더욱 확장하여 남동쪽으로 진출해 나온다. 이럴 때는 화북지방(華北地方)이나 만주, 그리고 우리나라에 북서계절풍이 강해지고 기온이 내려가 추운 날씨를 이루게 된다.
이것이 ‘삼한’이다. 2∼3일간 시베리아고기압이 남쪽으로 확장함에 따라 하부로부터의 가열, 침하작용에 의한 기온의 상승 및 습기의 공급으로 원래의 고기압으로부터 분리되어 이동성고기압이 형성된다. 이동성고기압이 통과할 때는 기압경도가 크지 않기 때문에 바람은 약해지므로 추위가 풀린 것 같은 느낌을 준다. 이 이동성고기압이 동쪽으로 이동해서 우리나라를 덮게 되면 밤중에서 아침까지는 복사 냉각때문에 기온이 낮지만 일중에는 비교적 온화한 날씨가 될 뿐만 아니라, 바람이 약하기 때문에 체감온도는 한층 더 따뜻하게 느껴진다. 한편 서해안 지방이나 울릉도 등에서 계절풍의 영향으로 내리는 눈도 이 기간 동안은 멎어 맑은 날씨를 보인다.
이동성고기압의 중심이 점차 동쪽으로 이동함에 따라 바람은 더욱 약해지고 따뜻해진다. 이와 같이, 따뜻한 날이 3∼4일간 계속되기 때문에 이 시기를 ‘사온’이라 한다. 이동성고기압이 지나간 뒤 시베리아고기압이 확장되면 다시 삼한으로 들어가게 된다.
삼한사온을 뜻대로 풀이하면 3일간은 춥고 4일은 따뜻하여 기온 변화가 7일을 주기로 반복된다는 것이다. 그러나 실제로 나타나는 기온 변화의 주기는 해에 따라 매우 불규칙하다. 어떤 해는 이상적으로 낮은 기온이 장기간 계속되고, 또 어떤 해는 긴 이상난동(異常暖冬)이 나타나기도 한다. 대륙성고기압은 지속성이 있기 때문에 서고동저형 기압배치가 되면 심할 경우 10일 정도나 지속되는 경우도 있으므로 이 기간 추위가 계속되는 경우도 있다.
또 기온 변화가 7일을 주기로 거의 규칙적인 변화를 되풀이하는 경우에도 기온 변화의 진폭은 다양하게 나타난다. 즉, 어떤 해는 상당히 높은 기온에서 기온 변화의 주기를 이루기도 하고, 어떤 해는 매우 낮은 기온에서 작은 진폭의 변화를 하기도 한다. 기온 변화의 주기를 자세히 보면 반드시 주기가 7일인 것은 아니다.
최근의 경향을 보면 지구온난화의 영향으로 겨울철 이상고온의 출현 빈도도 여름철과 같이 전반적으로 증가하는 경향을 보이고 있다. 또한 겨울철의 이상 저온 현상도 1960년대 이후 지속적으로 출현 빈도의 감소를 보이고 있으며, 이는 한파와 같은 낮은 기온 극값으로 인한 생태학적 스트레스를 감소시킬 수 있을 것이다. 이는 전 지구적 기온의 상승으로 겨울철 시베리아 고기압의 세력이 약해지므로 한반도를 포함한 동아시아 지역과 시베리아 평원을 포함한 지역의 상층 풍속차이가 작아져서 겨울철 몬순 지수가 작아진다는 것을 의미하며, 이는 겨울철 이상고온 출현 빈도의 증가를 초래하여 규칙적인 3한4온 현상을 관찰하기 어려월질 수도 있다.