黄河流域气候属于东亚季风区,兰州以上属于西藏高原季风区,其余地区属于温带和副热带季风区。季节特点是春季气候干燥,风沙多,易发生春旱；夏季西太平洋副热带高压向北移动,引导暖湿空气向黄河流域输入,与西北南下冷空气交绥,易产生降水,是黄河流域暴雨的多发季节；秋季西太平洋副热带高压减弱南撤,高空西风急流南移,形成秋高气爽的天气,但在渭河和兰州以上多有连绵秋雨,如华西秋雨；冬季西太平洋副热带高压已南移东撤,黄河流域盛行西北气流,常出现寒潮,水汽较少,降水显著减少。

由于黄河流域幅员辽阔,山脉众多,东西高差悬殊,各区地貌差异也很大。同时流域处于中纬度地带,受大气环流和季风环流影响的情况比较复杂,因此,流域内不同地区的气候差异显著,气候要素的年、季变化大,流域气候有以下主要特征。

一、光照充足,太阳辐射较强

黄河流域的日照条件在全国范围内属于充足的区域,全年日照时数一般达2000～3000h,全年日照百分率大多在50%～75%之间,仅次于日照最充足的柴达木盆地,而较黄河以南的长江流域广大地区普遍偏多1倍左右。

黄河流域的太阳总辐射量在全国介于中间状况,北纬37°以北地区和东经103°以西的高原地带,为540～670kJ/(cm2·a)；其余大部分地区为460～544kJ/(cm2·a),虽然不及国内西南部,尤其是青藏高原地区强,但普遍多于东北地区和黄河以南地区,为我国东部地区的辐射强区。

二、季节差别大,温差悬殊

黄河流域地区季节差别大,根据张家诚等的研究,上游青海省久治县以上的河源地区为“全年皆冬”；久治县至兰州区间及渭河中上游地区为“长冬无夏,春秋相连”；兰州至龙门区间为“冬长(六七个月)、夏短(一二个月),春秋稍逊”；流域其余地区为“冬冷夏热,四季分明”。

温差悬殊是黄河流域气候的一大特征。黄河流域内多年平均气温随高度的增加而降低,年平均气温在上游为1～8℃,中游为8～14℃,下游为12～14℃。总的来看,随地形三级阶梯,气温自西向东由冷变暖,气温的东西向梯度明显大于南北向梯度。年平均气温为-4℃左右的最低中心处于河源的巴颜喀拉山北麓,流域内极端最低气温出现于河源区的黄河沿站,曾有过-53.0℃的记录(1978年1月2日)。年平均气温为12～14℃的高值区则位于黄河下游山东省境内,流域内极端最高气温的纪录出现在河南省洛阳地区的伊川站,其值达44.2℃(1966年6月20日)。

黄河流域气温的年较差比较大,总趋势是北纬37°以北地区在31～37℃之间,北纬37°以南地区大多在21～31℃之间。

黄河流域气温的日较差也比较大,尤其是中上游的高纬度地区,全年各季气温的日较差为13～16.5℃,均处于国内的高值区或次高值区。

三、降水集中,分布不均,年际变化大

黄河流域年降水量地区分布有“四多四少”。四个多雨区分别为下游泰沂山地、渭河中游—汉中地区、北洛河中游—吕梁地区和上游东经103°附近地区；四个少雨区分别为黄河西北部从内蒙古的五源—贺兰山以西、黄河上游东经105°附近、汾河流域和关中盆地。流域大部分地区年降水量在200～650mm 之间,中上游南部和下游地区的降水量多于650mm。尤其受地形影响较大的南界秦岭山脉北坡,其降水量一般可达700～1000mm,而深居内陆的西北宁夏、内蒙古部分地区,其降水量却不足150mm。黄河流域多年平均降水量为476mm,年降水量地区分布总的趋势是由东南向西北递减,大小相差5倍左右,这是我国其他河流所不及的。降水量最多的地区是秦岭北坡,多年平均降水量为800mm 左右,局部地区可达900mm 以上。降水量最少的地区为宁蒙河套地区,年降水量只有200～300mm,特别是内蒙古杭锦后旗临河一带,年降水量更少,不足150mm。(www.daowen.com)

降水量年内分配极度不均,根据张红月等的研究,流域平均降水量,以夏季(6～8月)为最多,占全年的54.1%,其中三花间南部、泾渭洛河为36%～50%,山陕区间和银川以上的上游地区为50%～60%,黄河下游和宁蒙河套地区则达60%以上,最大近70%。黄河下游和宁蒙河套地区6～9月的降水量占全年的70.3%,7月降水最多,占22.1%。春季是黄河流域降水开始增加的季节,首先从流域南部开始,在三花间南部、泾河和洛河下游、渭河以及兰州以上地区的东部,春季降水量占全年的20%～25%,以西安附近为最大；三花间北部、山陕区间南部、宁夏中南部和兰州以上的大部分地区则为15%～20%；黄河下游、山陕区间北部和宁蒙河套地区则为10%～15%。秋季降水比春季略多,渭河、泾河下游和洛河下游尤为明显,占年降水量的30%～35%,与夏季降水接近,三花间和山陕区间可达25%～30%,黄河上游大部分地区为20%～25%,黄河下游则在20%左右。冬季(12月至次年2月),黄河流域几乎均在强盛的干冷东北季风控制之下,降水最少,占全年降水量的3.1%,最小月份出现在12月,占全年降水量的0.6%,全河差异很小。

流域冬干春旱,夏秋多雨,其中6～9月降水量占全年的70%左右；盛夏7～8月降水量可占全年降水总量的40%以上。流域降水量的年际变化也悬殊,年降水量的最大值与最小值之比约为1.7～7.5,变差系数Cv 变化在0.15～0.4之间。

四、湿度小,蒸发大

黄河流域分属于湿润(面积小)、半湿润、半干旱、干旱四个地带,黄河上中游的大部和下游的全部为半湿润带,上中游偏北的地区,包括鄂尔多斯内流区,为半干旱带和干旱带,上游南部的部分地区和中游秦岭地区为湿润带。

黄河中上游是国内湿度偏小的地区,例如吴堡以上地区,平均水气压不足8hPa,相对湿度在60%以下。特别是上游的宁夏、内蒙古境内和龙羊峡以上地区,年平均水汽压不足6hPa；兰州至石嘴山区间的相对湿度小于50%。

黄河流域的蒸发能力很强,水面蒸发量一般在800～2500mm 之间,1200mm 的蒸发等值线基本与400mm 的降水等值线相对应。流域内蒸发量的地区分布与降水相反,蒸发量由东南向西北递增,其多年平均值,流域南部最小为700～900mm,上游甘肃、宁夏和内蒙古中西部地区属国内年蒸发量最大的地区,最大年蒸发量可超过2500mm。其年内分配随各月气温、湿度和风速而变化,一般以1月或12月最小,5月或6月最大。

五、冰雹多,沙暴、扬沙多

冰雹是黄河流域的主要灾害性天气之一。据统计,黄河上游兰州以上地区和内蒙古境内全年冰雹日数多超过2d,其中东经100°以西的广大地区多于5d,特别是玛曲以上和大通河上游地区多达15～25d,成为黄河流域冰雹最多的区域,也是国内的冰雹集中区。

沙暴和扬沙主要由大风所引起,并且与当地(或附近)的地质条件和植被状况密切相关。据统计,流域的宁夏、内蒙古境内及陕北地区,由于多年平均大风日数均在30d以上,区域内又有腾格里沙漠、乌兰布和沙漠和毛乌素沙漠,全年沙暴日数大多在10d以上,扬沙日数超过20d；有些年份沙暴最多可达到30～50d,扬沙日数超过50d。此外,在汾河上游和小浪底以下沿黄的河南省境内,还各有一个年沙暴或扬沙日数超过20d的区域,后者主要与黄河较大范围沙滩地的存在有关。

六、无霜期短

黄河流域的初霜日由北至南、从西向东逐步开始并且同纬度的山区早于平原、河谷和沙漠。如黄河上游唐乃亥以上初霜日平均在8月中、下旬,而黄河中下游一般在10月上、中旬,流域其余地区在9月。流域终霜日迟早的分布特点与初霜日正好相反,黄河下游平原地区较早,平均在3月下旬,而上游唐乃亥以上地区则晚至8月上、中旬,其余地区介于两者之间。由此可见,黄河流域无霜期较短,即使是黄河下游平原地区,其无霜日也只有200d左右；而上游久治以上地区的无霜日平均不足20d,可以说基本上全年有霜；流域其余地区介于两者之间。