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北京气候的主要特点是四季分明。春季干旱，夏季炎热多雨，秋季天高气爽，冬季寒冷干燥；风向有明显的季节变化，冬季盛行西北风，夏季盛行东南风。
北京气候属暖温带半湿润半干旱季风气候。年平均气温，平原地区为11~13℃，海拔800米以下的山区为9~11℃，高寒山区在3~5℃。年极端最高气温一般在35~40℃之间。
北京太阳辐射量全年平均为112~136千卡/厘米。两个高值区分别分布在延庆盆地及密云县西北部至怀柔东部一带，年辐射量均在 135千卡/厘米以上；低值区位于房山区的霞云岭附近，年辐射量为112千卡/厘米。北京年平均日照时数在2000~2800小时之间。最大值在延庆县和古北口，为2800小时以上，最小值分布在霞云岭，日照为2063小时。夏季正当雨季，日照时数减少，月日照在230小时左右；秋季日照时数虽没有春季多，但比夏季要多，月日照230~245小时；冬季是一年中日照时数最少季节，月日照不足200小时，一般在170~190小时。
四季气候特征如下：春季：气温回升快，昼夜温差大，干旱多风沙。春季随着太阳高度角的逐渐增大，白昼时间加长，地面所得热量超过支出，因而气温回升迅速，月平均温可升高9—6℃，3月平均温4.5℃，4月为13.1℃。白天气温高，而夜间辐射冷却较强，气温低，是昼夜温差最大的季节。一般气温日较差12—14℃，最大日较差达16.8℃。此外，春季冷空气活动仍很频繁，由于急剧降温，出现“倒春寒”天气，易形成晚霜冻。并多大风，8级以上大风日数占全年总日数的40％。当大风出现时常伴随浮尘、扬沙、沙暴天气。春季降水稀少，加重春旱，素有“十年九春旱”之说。
夏季：酷暑炎热，降水集中，形成雨热同季。夏季除山区外，平原地区各月平均温都在24℃以上。最热月虽不是 6月份，但极端最高温多出现在 6月份，1961年 6月 10日极端最高温为43.5℃。进入盛夏7月，是全年最热月份，平均温接近26℃，高温持久稳定，昼夜温差小。夏季降水量占全年降水量的 70％，并多以暴雨形式出现。本市最大的一日降水量曾达到479毫米（1972年7月27日）。因此，山区易出现山洪，平原造成洪涝，暴雨是北京夏季主要自然灾害之一。此外，山区热对流作用较强，形成局部地区雷阵雨，并伴有冰雹，给农业造成一定损失。
秋季：天高气爽，冷暖适宜，光照充足。入秋后，北方冷空气开始入侵，降温迅速。因此，初霜冻的过早来临时有发生。
冬季：寒冷漫长。冬季长达5个月，若以平均温0℃以下为严冬，则有3个月（12—2月）。隆冬1月份平原地区平均温为-4℃以下，山区低于-8℃，极端最低气温平原为-27.4℃。冬季降水量占全年降水量的2％，常出现连续一个月以上无降水（雪）记录。

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