De acuerdo con la clasificación climática de Köppen, el clima de Madrid en el periodo 1981-2010 se puede considerar de transición entre el semiárido frío (BSk) y el mediterráneo (Csa), tendiendo más al segundo.
La temperatura media (siempre en el periodo 1981-2010) es de entre 14,5 y 15 °C. Los inviernos son moderadamente fríos, con temperaturas medias en el mes más frío (enero) de alrededor de los 6 °C, heladas frecuentes y nevadas ocasionales. En este mes las temperaturas máximas medias se sitúan entre 9,5 y 11°C, y las mínimas entre 0 y 3 °C. Por el contrario, los veranos son calurosos. Las medias superan los 25 °C en julio, con temperaturas máximas medias de entre 32 y 33,5 °C. La amplitud térmica diaria es importante en la periferia urbana (llegando a superar los 13 °C), pero se ve reducida en el centro de la ciudad (bajando incluso de los 10 °C). La amplitud térmica anual es también alta: entre 19 y 20 grados.
Las precipitaciones anuales se sitúan en general por encima de los 400 mm, aunque bajando de esta cifra en algunas zonas, con un mínimo marcado en verano (especialmente en julio y agosto), característico de los climas mediterráneos. El máximo de precipitación se da en otoño (de octubre a diciembre) y en los meses primaverales de abril y mayo. En octubre, el mes más lluvioso, se registran de media desde 50 hasta más de 60 mm, en contraposición con los meses de julio y agosto en los que cae de media entre 8 y 12 mm de precipitación en cada mes. La humedad media a lo largo del año se sitúa alrededor del 57%, con una gran oscilación entre las épocas frías, mucho más húmedas, y las cálidas, que resultan muy secas. Así, podemos afirmar que Madrid es la capital provincial o autonómica más seca de toda España en cuanto a humedad relativa media, tan solo igualada por Granada y seguida muy de cerca por Murcia.
Como ya se ha dicho anteriormente, el clima de Madrid en el periodo de referencia 1981-2010, de acuerdo a la clasificación climática de Köppen, es de transición entre el clima semiárido frío (BSk) y el clima mediterráneo (Csa), tendiendo más al clima mediterráneo.
A continuación se muestran tres tablas con los valores climatológicos en el periodo de referencia comprendido entre los años 1981 y 2010 en los tres observatorios de la aemet situados en el municipio de Madrid: el observatorio del Retiro situado a 667 msnm, el observatorio del Aeropuerto de Madrid-Barajas a 609 msnm y el observatorio del Aeropuerto de Madrid-Cuatro Vientos a 690 msnm. Nótese que los valores extremos están tomados también en
el periodo 1981-2010.
La temperatura media se sitúa alrededor de los 14,5 y 15 °C. Los inviernos son moderadamente fríos, con temperaturas medias en el mes más frío (enero) de alrededor de los 6 °C. En este mes las temperaturas máximas medias se sitúan entre 9,5 y 11°C, y las mínimas entre 0 y 3 °C. Así, las heladas son frecuentes en invierno, sobre todo en la periferia, dándose una media de unas 15 heladas anuales en la zona centro, y más de 50 en la periferia, especialmente en la zona norte. Por el contrario, los veranos son calurosos. Los meses más cálidos son julio y agosto, siendo julio ligeramente más cálido. En este mes, las medias superan los 25 °C, con temperaturas máximas medias de entre 32 y 33,5 °C y temperaturas mínimas medias que bajan de los 17 °C en algunas zonas de la periferia y en la zona norte, pero alcanzan los 19 °C en el centro de la ciudad. La amplitud térmica diaria es importante en la periferia urbana (llegando a superar los 13 °C), pero se ve reducida en el centro de la ciudad, bajando incluso de los 10 °C. Los meses más cálidos son los de mayor amplitud térmica diaria (coincidiendo con el mínimo pluviométrico) siendo julio el mes de mayor amplitud térmica diaria, con entre 13 y 17 grados; mientras que los meses más fríos son los de menor amplitud térmica diaria, especialmente en diciembre con entre 6 y 10 grados de media y coincidiendo con el tercer o cuarto mes más lluvioso. Por otra parte, la oscilación térmica anual es alta, situándose entre 19 y 20 grados como consecuencia de la gran distancia al mar y la altitud.
Las precipitaciones anuales se sitúan en general por encima de los 400 mm, aunque bajando de esta cifra en algunas zonas. Como es característico de los climas mediterráneos, se da un mínimo marcado de precipitaciones en verano (especialmente en julio y agosto). El máximo de precipitación se da en otoño y comienzos del invierno (de octubre a diciembre) y en los meses primaverales de abril y mayo. En octubre, el mes más lluvioso, se registran de media desde 50 hasta más de 60 mm, en contraposición con los meses de julio y agosto en los que cae de media entre 8 y 12 mm de precipitación en cada mes. Las nevadas son ocasionales en invierno, con una media de entre 2 y 5 días al año (dependiendo de la zona) en los que se registra cualquier cantidad de nieve, y pudiéndose dar más días de nieve en las zonas altas del municipio, que llegan a superar los 750 m de altitud. El granizo ocurre tan solo uno o dos días al año y las tormentas se dan especialmente en primavera y verano, con una media de entre 14 y 16 días al año
Primero conviene diferenciar entre las horas de luz y las horas de sol. El concepto horas de luz, se refiere al tiempo que transcurre desde que sale el sol hasta que se pone, lo cual depende de la latitud y de la época del año. El concepto horas de sol se refiere al tiempo en el que hay una incidencia directa de los rayos solares, que depende tanto de la nubosidad como de las horas de luz. Madrid cuenta con una media anual aproximada de algo más de 7 horas y media de sol al día. El mes con menos horas de sol en Madrid es diciembre, dándose una media de unas 4 diarias y coincidiendo con la época del año con menos luz diurna. En cambio, a pesar de ser junio el mes con más horas de luz, debido a que en este mes se da una mayor nubosidad que en julio y agosto, julio es el mes con más horas de sol, con una media aproximada de 11 horas y media, seguido de agosto y después junio. Con respecto a las horas de luz, y teniendo en cuenta únicamente la latitud de Madrid de algo más de 40 grados, la ciudad cuenta con un máximo de 15 horas y 4 minutos de luz en el día más largo (en el solsticio de verano, que se da a finales de junio) y un mínimo de 9 horas y 17 minutos en el día más corto (en el solsticio de invierno, que se da a finales de diciembre). Por otra parte, la inclinación del sol en el mediodía (en su punto más alto) alcanza su máximo en junio, con aproximadamente 73 grados, y su mínimo en diciembre, con unos 26 grados.
*El código ND significa que no hay datos.
Del observatorio del Retiro no se tienen datos de las horas de sol del mes de octubre y por tanto tampoco de las horas anuales de sol. Sin embargo, teniendo en cuenta los datos del resto de los meses del observatorio del Retiro y los datos de los otros dos observatorios, podemos estimar en el observatorio del Retiro una media aproximada de 197 horas medias de sol en octubre (6,3 horas diarias) y por tanto una media de 2737 horas anuales de sol (7,5 horas diarias).
Madrid posee en general un clima moderadamente seco en cuanto a humedad, con una media de entre el 57 y el 58%, como consecuencia de la gran distancia al mar. Así, Madrid se puede considerar como la capital provincial o autonómica más seca de toda España en cuanto a humedad relativa media, tan solo igualada por Granada y seguida muy de cerca por Murcia. Sin embargo, la humedad varía mucho a lo largo del año acorde con las temperaturas y las precipitaciones, es decir, las épocas frías (y lluviosas) resultan húmedas mientras que las épocas cálidas (y áridas) resultan muy secas. En concreto, la humedad media se sitúa entre el 74 y el 77% en diciembre, en contraposición con el mes de julio que registra una humedad media de entre el 35 y el 38%.
De acuerdo a los datos de los observatorios del Aeropuerto de Madrid-Barajas y del Aeropuerto de Madrid-Cuatro Vientos, podemos afirmar que la velocidad media del viento en Madrid se sitúa entre 8 y 10 Km/h. La época más ventosa se da especialmente en primavera y en menor medida en la primera mitad del verano, siendo abril el mes más ventoso, y la época menos ventosa se da en otoño y en la primera mitad del invierno, especialmente entre octubre y enero.
*El código ND significa que no hay datos.
Del observatorio del Aeropuerto de Madrid-Barajas no se tienen datos sobre la velocidad media del viento. Del observatorio del Retiro se tienen datos de todos los meses excepto marzo y julio y por tanto tampoco se tienen datos de la velocidad media anual del viento. No obstante, se puede hacer una estimación de cuáles serían esos valores, teniendo en cuenta los datos del viento en éste observatorio para el resto de los meses, y teniendo en cuenta qué relación hay entre los datos de marzo y de julio en el observatorio de Cuatro Vientos con respecto a los otros meses. Así, podemos estimar una velocidad media del viento de 8.5 Km/h en marzo y de 8.2 Km/h en julio para el observatorio del Retiro, dándose por tanto una media anual estimada de 7.8 Km/h para dicho observatorio.
A continuación se muestra una tabla con algunos de los valores climáticos promedio en el municipio de Madrid y en el periodo 1971-2000. Estos datos corresponden con el visor de atlas climático que ofrece la AEMET.
Como puede verse en el siguiente mapa, la mayor parte del término municipal de Madrid recibe en promedio entre 400 y 500 mm anuales de precipitación (siempre en el periodo 1971-2000, siendo algo menor las precipitaciones en el periodo 1981-2010). Sin embargo, el Monte de El Pardo es la zona más lluviosa, superando en una amplia zona del mismo los 500 mm anuales, así como en buena parte de Aravaca. Por el contrario, la zona menos lluviosa es Barajas y especialmente el entorno del aeropuerto, con una pluviosidad anual inferior a los 400 mm. También se da una precipitación media anual por debajo de esta cifra en una pequeña franja en el sur del término municipal, principalmente al sur y sureste de Villaverde.
A continuación se muestran los valores climatológicos extremos registrados en las tres principales estaciones meteorológicas de la AEMET situadas dentro del municipio de Madrid: El observatorio del Parque del Retiro de Madrid, el del Aeropuerto de Madrid-Barajas y el del Aeropuerto de Madrid-Cuatro Vientos.
*Entre paréntesis la fecha en la cual se registró el correspondiénte récord.
*El código Ip significa cantidad apreciable de precipitación menor que 0.1 mm.
De estas tres tablas podemos destacar la temperatura máxima absoluta de 42,2 °C registrada el 24 de julio de 1995 en el observatorio del Aeropuerto de Madrid-Barajas, la temperatura mínima absoluta de -15,2 °C registrada el 16 de enero de 1945 en el observatorio del Aeropuerto de Madrid-Barajas, la precipitación máxima en un día de 87 mm el 21 de septiembre de 1972 en el observatorio del Parque del Retiro de Madrid, y la máxima racha de viento de 147 km/h registrada el 7 de julio de 2017 en el observatorio del Aeropuerto de Madrid-Barajas.
Estas tablas muestran algunos de los récords climáticos de las tres estaciones meteorológicas principales de la AEMET dentro del municipio de Madrid (tomados a partir del año indicado debajo de cada tabla), sin embargo, estos valores han podido ser superados en otras estaciones secundarias. Con respecto a la temperatura máxima absoluta, la AEMET cuenta con un registro de 44,3 ºC del 31 de julio del 1878 en el Observatorio Astronómico de Madrid.
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