本县属温带半干旱内陆性季风气候，四季变化较大，冬季主要受西伯利亚冷气团影响，严寒而少雪。春季因冷暖气团交替频繁，气温日差较大，寒潮霜冻不时发生，并多有大风，间以沙暴。夏季暑热，雨量增多，多以暴雨出现，同时常有夏旱和伏旱。秋季多雨，降温快。由于受沙地影响，一日之内，气温差异悬殊，故当地有“早穿皮袄午穿纱，晚抱火炉啃西瓜”的民谚。
据20 世纪60年代～80年代统计资料显示，县域的日照时间较长，年平均时数为2768.7小时，最多的1969年为3037.7 小时，最少的1979年为2516.1 小时，年际差521.6 小时，最大相对变率为10%。从季节分配看，以夏季（6月～8月）最多，为776.7 小时，占全年的28%。春季（3月～5月）次之，为722.7 小时，占26%。秋、冬季较少。月季变化以6月份最多，为276 小时，占全年的10%，2月份最少，为202.9 小时，占7%。历年一日最长日照为13.9小时，日照百分率年平均为62%。
平均太阳总辐射量为137.19 千卡/平方厘米。年际变化中，1969年最多，为151.5 千卡/平方厘米，1977年最少，为126.8 千卡/平方厘米。月季变化以6月份最多，为16.36 千卡/平方厘米，占全年的12%，7月次之，占11%，2月份最少，为7.76 千卡/平方厘米，仅占6%。
据靖边县气象站1957年～1961年和1966年～1980年共20年资料统计，本县年平均气温为7.8℃。最热为7月份，平均气温22.2℃；最冷为1月份，平均气温-8.5℃，相差30.7℃，极端最高温度为35.9℃，出现于1960年7月3日和1966年6月21日；极端最低温度为-28.5℃，出现于1975年12月12日。年平均气温日差为12.4℃，6月份最大，日较差为13.5℃；8月份最小，为10.9℃。
本县地面温度平均为10.4℃，最高值是1961年，为11.2℃；最低值是1967年，为9.1℃。平均最高地面温度为30.0℃，极端最高为69.3℃。平均最低地面温度-0.9℃，极端最低为-35.5℃，出现于1971年1月29日。
从各月分布看，7月份最高，平均为28.0℃，1月份最低，平均为-9.0℃。1月～7月份，地温平均每月上升6.2℃，其中3月～4月份上升最快，为9.3℃；6月～7月份最慢，为1.4℃。7月～12月份平均每月降温5.9℃，其中10月～11月份最快，为9.4℃；7月～8月份最慢，为3.5℃。从季节分布看，春季地面温度变化最大，每月平均上升8.1℃；夏季变化缓慢，每月平均上升3.4℃；秋、冬季每月平均下降8.0℃～4.9℃。
春播期5厘米地温稳定通过6.0℃、9.0℃、12.0℃。冬季冻土10厘米、30厘米初日，平均在11月27日和12月15日，解冻平均在3月6日和3月16日。最深冻土达106厘米。
靖边县境内降水量小，年平均降雨量为395.4 毫米，时空分布不均且利用率低。其中，年降水量最多的1964年为744.6 毫米，最少的1965年205 毫米；降水分布总的趋势是南多北少，东多西少。周河镇年平均降水量为431.3 毫米，比黄蒿界镇348.3 毫米多83 毫米；东部青阳岔镇年降水量为398.2 毫米，比西部三岔渠的384.4 毫米多13.8 毫米。其中1日内最大降水量为150 毫米，1977年7月6日出现于五里湾便民中心；1 小时最大降水量为36.3 毫米，1980年8月26日出现于张家畔街道办。
春、夏、秋三季降水中，有时带有冰雹，对地面植物造成极大的危害。冰雹出现于2月～8月，以6月～8月最多，占57%。从危害地区看，中部梁峁涧地区的王渠则、席麻湾、镇靖、龙洲、青阳岔等镇较为严重，北部风沙滩地区较轻，南部丘陵沟壑区的五里湾、大路沟、周河等镇（便民中心）甚微。(www.xing528.com)
本县年平均湿润指数为0.44。12月～次年3月份在0.12～0.18 之间，为严重干旱期。4月～7月份在0.26～0.45 之间，为干旱期。8月～9月份在1.08～0.77 之间，为湿润和半湿润期。10月～11月份在0.49～0.28 之间，为半干旱和干旱期。因此，旱灾是危害本县林业生产的主要因素。
本县年平均自然植被蒸发量为891.7 毫米，其中最大为7月份，173.6 毫米，最小为12月份，14.6 毫米。
本县风多且大，年平均风速为3.24 米/秒。风向以南风居多，西北风次之，年平均大风日数为15.2 天，最多为78 天（1959年），最少为1 天（1968年）。最大风力可达9 级～10 级，往往掀起漫天沙尘暴，以春季为多，占全年大风的50%；以西北风强度大，持续时间长。大风和沙尘暴日数在50年代平均46.8 天。60年代9.3 天，70年代6 天，进入21 世纪更少。
据靖边县气象站1966年～1977年资料记载，本县无霜初日最早为4月9日，最晚为6月9日，相差60 天，无霜期终日最早为9月17日，最晚为10月23日，相差36 天。年内无霜期最长179 天，最短125 天，平均157 天，以“黑霜”为多。
物候变化为：春季（3月14日～6月22日），气候由冷变暖。春分、清明前后，日平均气温2℃～3℃。冰融雪消，地面解冻，冬眠动物苏醒，草木发芽，杏、桃、梨、果树次第开花，此际是植树造林的大好季节。谷雨、立夏前后，日平均气温9℃～10℃.野草丛生，杨柳披翠。小满、芒种前后，日平均气温15℃左右，是农家播种大好时机。农谚说：“小满前后，栽瓜种豆”“芒种前，乱种田；芒种后，只种糜子不种豆”。
夏季（6月24日～9月20日），气候炎热，雨水较多，动物生育繁殖，草木葳蕤。在夏至、小暑前后，日平均气温20℃左右。大地一片葱绿，动物蜕换绒毛。两暑前后，是一年最热的“伏天”，日平均气温在22℃以上。此季降雨量大增，农谚有“小暑大暑，灌死老鼠” “三伏天里瓦沟不干”之说。在立秋、处暑、白露前后，日平均气温逐渐降到20℃以下。暑气开始消退，昼夜温差增大。农谚说：“早上立了秋，晚上凉飕飕”。
秋季（9月21日～11月16日），秋分、寒露前后，气温急骤下降，早霜即现。各类植物种子、果实完全成熟，树叶变黄脱落，百草渐枯，大雁南飞。霜降、立冬前后，平均气温降到0℃左右，野草枯死，树叶落尽，百虫蛰伏，地面开始冻结。农谚说：“霜降杀百草，立冬地不消”。
冬季（11月17日～3月13日），此际冰寒料峭，河流结冰，大地封冻，昼短夜长，寒冷至极。动物增绒御寒，万木在寒风中瑟缩。在小雪、大雪、冬至、小寒、大寒、立春、雨水、惊蛰前后。农谚说：“小寒大寒，冻死老汉”。
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