Климат
Климат Москвы умеренно континентальный, но степень его континентальности относительно других крупных европейских городов значительно выше. Годовая амплитуда имеет в Москве наибольшую величину 28 °С (в Париже 16 °С, Берлине 19 °С, Варшаве 22 °С). Средняя многолетняя и экстремальная температура воздуха приведена в таблице 1 (в разделе Климат приведены данные старейшей из ныне действующих в Москве обсерватории имени В. А. Михельсона, основанной в 1879 и расположенной на территории Московской сельскохозяйственной академии имени К. А. Тимирязева).
Заморозки начинаются в среднем 29 сентября, заканчиваются около 10 мая; безморозный период 141 сутки, крайние его пределы 98 и 182 суток. Продолжительность вегетационного периода (со средней суточной температурой ≥ 5 °С) 175 суток (от 18 апреля до 11 октября). Устойчивые морозы в среднем с 24 ноября до 10 марта. Оттепели в январе и феврале бывают в течение 5—7 суток, в декабре 8—9 суток, в ноябре и марте 17—18 суток. Жаркая погода с температурой ≥ 25 °С бывает в среднем около 30 суток в году. Самый жаркий июль со средней температурой 23,3 °С наблюдался в 1938, немногим от него отличался июль 1972, памятный не только жарой, но и жестокой засухой. За три летних месяца 1972 было 63 суток с температурой выше 25 °С (из них 23 суток с температурой более 30 °С; при норме 28 и 6 суток соответственно). Дефицит осадков составил за это лето более 90 мм, особенно сухим был июль, когда выпало 38% нормы осадков. В Подмосковье горели леса и торфяники. Столь же значительный (≥ 90 мм) дефицит летних осадков наблюдался в Москве в 1885, 1891, 1897, 1917, 1938, 1939, 1955 и 1964. Самый холодный июль был в 1904 и 1912 — соответственно 14,6 °С и 14,7 °С. В январе 1893 средняя месячная температура составляла —21,6 °С, то есть была примерно такой же, как на Новой Земле. При устойчивом притоке воздуха со стороны Атлантического океана число оттепелей может достигать 1/3 всех зимних дней, как, например, зимой 1960—61. В такие годы (например, 1944, 1949, 1971) средняя температура января может быть выше —4 °С (—3,7, —3,8 С).
Обычно выпадает 540—650 мм осадков в год. Самым дождливым был 1952 (819 мм), самым сухим 1920 (354 мм). В среднем в год насчитывается 184 сут с осадками ≥0,1 мм. Среднее количество осадков, относительная влажность и число часов солнечного сияния даны в таблице 2.
Наибольшее суточное количество осадков наблюдалось в июле 1953 (61 мм). Сезон гроз длится с апреля по октябрь, когда в среднем бывает 23—27 суток с грозой, а в наиболее грозовом месяце июле 7— 8 суток. В отдельные годы число гроз доходит до 35—40, в июле до 12—14. Изредка они возникают и в зимние месяцы.
Устойчивый снежный покров устанавливается около 26 ноября (крайние сроки 31 октября и 9 января), а окончательно сходит к 11 апреля (крайние сроки 23 марта и 27 апреля). Высота снежного покрова к концу зимы достигает в среднем 30—35 см.
Степень покрытия неба облаками определяется по 10-балльной шкале, причём различают 3 главных состояния неба: ясное (0—2 балла), полуясное (3—7 баллов) и пасмурное (8—10 баллов). Наибольшее количество облаков в Москве наблюдается с октября по январь, когда повторяемость пасмурного состояния неба составляет в среднем 75—85% по общей облачности и 65—75% по нижней. Это вызвано наибольшей интенсивностью циклонической циркуляции осенью и в первой половине зимы. В тёплый период года (апрель — сентябрь) повторяемость пасмурного состояния неба уменьшается до 48—60% по общей и 30—45% по нижней облачности. Иногда низкая облачность воспринимается как туман, например когда она закрывает верхние части высотных зданий. Например, в районе МГУ такая облачность может представляться наблюдателю туманом, тогда как со стороны Киевского вокзала видны только низкие облака. Туманы наблюдаются в среднем в течение 31 сут в году, из них 20 приходятся на период с октября по март. По территории города они распределяются неравномерно: менее всего их в центре (20 сут), где меньше испарения вследствие развитой канализационной сети, быстро пропускающей дождевые воды; более всего на юго-западе (до 45 сут).
Годовой ход давления незначителен: средние месячные величины давления с октября по февраль почти не меняются и составляют 748 мм, в летние месяцы (июнь — август) — 746 мм. Однако в отдельных случаях при прохождении глубоких циклонов и мощных антициклонов давление может изменяться в значительных пределах и амплитуда его колебаний зимой достигает 71 мм: самое низкое давление 710 мм наблюдалось в феврале 1958, самое высокое 781 мм — в декабре 1944. Летом амплитуда составляет 41 мм: наименьшее давление 720 мм зарегистрировано в июне 1947, наибольшее 761 мм — в августе 1944. При этом при быстром прохождении глубоких циклонов давление в течение одних суток зимой может измениться до 20—24 мм, летом несколько меньше.
Ветры в Москве возможны всех направлений, но в тёплое время преобладают северо-западные, а в холодное — юго-западные. В среднем в год бывает до 16 сут с сильным ветром ≥ 15 м/с. Один раз в 10—15 лет возможны ураганные ветры.
Естественный ход температуры, распределение осадков, влажности, солнечного сияния и других метеорологических факторов значительно изменяются в связи с резким увеличением площади городских застроек. Это связано прежде всего с огромным числом каменных сооружений, большой площадью железных крыш, асфальтовых покрытий, отходами производства. Возникающий над большим городом «остров» тепла выражен в Москве весьма отчётливо. В результате температура в целом по городу на 1,5—2 °С выше, чем в окрестностях, что как бы смещает Москву на 150—200 км к югу. Центр города теплее окраин в течение всего года в среднем на 1—2 °С. В холодное время года, особенно ночью и при безоблачном небе, разность температуры между центром и, например, районом ВДНХ может достичь 10 °С и более. Заморозки в центре города начинаются на 2 недели позже и на столько же раньше кончаются, поэтому безморозный период в центре на целый месяц продолжительнее, чем на окраинах. Ливневые дожди в центре выпадают почти в 1,5 раза чаще, чем на окраинах и за городом, а восточная часть Москвы дождливее западной на 50 мм в год. В центре Москвы на 100 часов солнечного сияния меньше, чем на окраинах.
На климате города сказывается и общий процесс потепления, который существенно выше изменений, обусловленных урбанизацией. С конца 60-х годов в Москве отмечается усиление этого процесса, проявившееся на холодном и переходном сезонах, особенно на весне.