La insolación es la cantidad de radiación solar que recibe la superficie terrestre. España, por su latitud, recibe gran cantidad de energía solar: se superan las 2000 horas de sol anuales. En el mapa de insolación anual, valor que se obtiene a partir del número de horas de sol registradas a lo largo del año, se observa que la insolación aumenta de forma bastante regular de norte a sur. En Galicia, Cantábrico y alto Ebro es menor, de 1.600 a 2.000 horas. Los valores más altos de insolación se dan en Badajoz, Sevilla, Almería y Alicante. En Baleares los valores de insolación están cerca de las 2.800 horas en Mallorca, y 2.600 horas en Ibiza y Menorca. En Canarias, debido a la nubosidad ligada a los vientos alisios, el número de horas de sol es variable según las islas. El máximo de insolación se da en verano y el mínimo en invierno.

La nubosidad es el estado de la atmósfera en el que el cielo aparece cubierto de nubes, en mayor o menor grado. En España el área con mayor nubosidad es la cornisa cantábrica, mientras que el mayor número de días despejados se da en el valle del Guadalquivir, el sur y el sureste y las Canarias. Siguiendo el criterio del porcentaje medio anual de días cubiertos, se observa un descenso del mismo de Norte a ESE; en el norte tenemos cifras iguales o superiores al 40%, en fachada mediterránea,  SE de la Meseta, Baleares y Canarias las cifras son inferiores al 20%

La temperatura es el grado de calentamiento del aire por la acción de los rayos solares. Se representa en los mapas mediante isotermas (líneas que unen los puntos con igual temperatura). Junto con las precipitaciones es el otro elemento fundamental para la caracterización básica de los climas. En una primera aproximación, si observamos las temperaturas medias anuales de las distintas zonas de España, apreciamos que existen grandes contrastes entre unas y otras. Estos pueden explicarse atendiendo a varios factores como son:

• La  latitud es  la  principal  responsable  de  que  las  temperaturas  medias aumenten de Norte a Sur. La costa cantábrica es la más fresca, con medias térmicas inferiores a los 15º C. En el resto de la Península, las temperaturas medias superan los 15º C y en el valle bajo de Guadalquivir se aproxima a los 20º C.; la isoterma más alta es la 18.5º correspondiente a Córdoba y Sevilla; en una situación intermedia se situarían las dos submesetas y las tierras extremeñas.
• La  influencia marítima se  aprecia  en  la  mitad  occidental  de  la  Península, donde las temperaturas son más frescas que en las áreas cercanas al Mediterráneo. Ésta es también la causante de las elevadas temperaturas alcanzadas en la costa mediterránea. El poder atemperante del mar, la acción termorreguladora que éste provoca da lugar a la diferencia térmica entre el centro y la periferia.
• La altitud hace que en el interior peninsular las isotermas se ajusten a las curvas de nivel con bastante fidelidad, de tal modo que los puntos más fríos coinciden con las áreas más elevadas de Península.
• La disposición del relieve, entendida como la orientación de las pendientes (solana o pendiente sur y umbría o pendiente norte), explica que un punto situado a la misma altitud puede tener distinta temperatura.

En cuanto a las temperaturas extremas diremos que tienen incidencia sobre los ecosistemas  y la economía. Se trabaja con valores absolutos al hablar de estas temperaturas que establecemos de la siguiente manera: las máximas  más  elevadas se producen en el valle del Guadalquivir, valle  medio  del Guadiana, Badajoz, Cáceres, Ciudad Real, mitad sur del Ebro; en cambio, las mínimas absolutas se dan en la Meseta, La Mancha, zonas del Sistema Ibérico (Molina de Aragón, -30º), Albacete, Ávila, León, Soria, Burgos, Teruel, Cuenca.

Otros dos aspectos importantes de las temperaturas en relación con el clima son la amplitud térmica anual y las heladas. Las heladas se producen cuando la temperatura de aire baja de 0ºC (bajo cero). Prácticamente toda la Península corre el riesgo de tener un día de helada al año; las heladas son muy frecuentes en la Meseta -Submeseta Norte (más de 80 días)-, La Mancha (entre 60 y 80 días), en el Valle del Ebro y en los sistemas montañosos -en puntos de los Pirineos (100 días)-. El menor número de heladas se da en las costas, porque la influencia del mar suaviza las temperaturas; se generan excepcionalmente en costa del Norte y NO y casi nunca en Costa del Sol.

El último concepto que nos ayuda a comprender las temperaturas es el de amplitud térmica, que es la diferencia entre el mes más cálido y el más frío. La amplitud térmica presenta el contraste centro-periferia: mayor amplitud térmica en el centro y menor en la periferia. Si analizamos el mapa con las amplitudes térmicas, podrían añadirse nuevos matices y quedarían así patentes las modificaciones que sufren las temperaturas a causa de la continentalidad. Aunque las temperaturas medias anuales de la costa y las del interior no difieren en exceso, sí lo hacen las amplitudes térmicas, que aumentan conforme nos alejamos del litoral. Los valores más altos se corresponden con las Submesetas Norte y Sur -de 20 a 21º C y de 17 a 21º C, respectivamente-, seguidas del valle del Ebro y de las campiñas béticas. Las causas habría que buscarlas en la escasa influencia marítima de estas zonas. El resultado será un fuerte enfriamiento del aire en invierno y un notable recalentamiento en la estación estival, a causa de lo cual los inviernos del interior son fríos y largos, mientras en la periferia son suaves y cortos. En la costa meridional y oriental la amplitud térmica anual está entre 13 y 15º; la costa septentrional en 10º y el interior entre 17 y 18º.

La humedad del aire es la cantidad de vapor de agua que contiene el aire, procedente de la evaporación. La humedad del aire depende de la proximidad al mar y de la temperatura: la humedad del aire disminuye cuando aumenta la temperatura, por lo que es mínima en verano y máxima en invierno.

La niebla es la presencia en el aire de las capas bajas de diminutas gotas de agua. Se produce cuando parte de la humedad del aire se condensa en la capa inferior de la atmósfera. La niebla pude ser por irradiación (por pérdida de calor del suelo, propia del invierno) y de advección (por la llegada de masas de aire cálidas y húmedas sobre un suelo frío, o de masas de aire frías sobre un suelo más cálido y húmedo, como un embalse, un lago o un río.

La calima es una bruma seca formada por la presencia de partículas de polvo en suspensión en las capas bajas de la atmósfera. Es típica de la España seca durante el verano, y en situación anticiclónica, cuando los suelos están resecos y las partículas finas se elevan y se mantienen suspendidas por los movimientos ascendentes del aire ocasionados por el suelo recalentado.

La presión atmosférica es el peso del aire sobre una unidad de superficie. Esta presión se mide mediante el barómetro, se expresa en milibares (mb) y se representa en los mapas del tiempo mediante las isobaras que son líneas que unen puntos con igual presión. La presión normal es de 1013,5 mb. Una alta presión o anticiclón es una zona de altas presiones: el aire pesa mucho, más de 1016 mb.; en un anticiclón los vientos circulan a su alrededor en el sentido de las agujas del reloj y no se forman nubes; el resultado es un tiempo estable. Una baja presión, depresión o borrasca, es una zona de bajas presiones; los vientos circulan a su alrededor en sentido inverso al de las agujas del reloj; produce tiempo inestable y frecuentemente lluvioso. En España en invierno dominan las altas presiones; en otoño y primavera las bajas; y en verano, nuevamente las altas, aunque en el interior de la Meseta se producen en verano bajas presiones de origen térmico, por el calentamiento del aire debido al recalentamiento del suelo.

Los vientos son movimientos horizontales del aire que se producen por las diferencias de presión y van desde las altas a las bajas presiones. En los mapas del tiempo la cercanía de las isobaras indica la fuerza del viento: a más cercanía más fuerza. Son muy variados en función de la circulación general de la atmosfera y de alteraciones de carácter local. En toda la costa occidental y regiones aledañas se deja sentir el efecto de la circulación general zonal del oeste, apoyada por la circulación atmosférica en altitud (corriente en chorro), de manera que predominan los vientos del oeste. En las regiones orientales abundan los vientos de componente este, reflejo de las bajas presiones instaladas en el Mediterráneo. En las franjas septentrional y meridional peninsulares son frecuentes vientos de componente norte-noreste y sur, respectivamente, ligados a centros de acción de Eurasia y África. Por su parte, las islas Canarias se encuentran en la trayectoria de los alisios. Pero, además, hay que prestar atención a los vientos locales (Cierzo en Aragón, Levante en Valencia o Estrecho de Gibraltar, Tramontana en las Baleares), muy influidos tanto por los centros de acción como por las características topográficas de cada sector, con los consiguientes efectos barrera, de encauzamiento o de desviación. 

La precipitación es la caída de agua procedente de las nubes, tanto en forma sólida (nieve, granizo) como líquida (lluvia). Se mide con el pluviómetro en milímetros (mm) o litros por metro cuadrado (un milímetro de precipitación equivale a un litro por metro cuadrado). En los mapas las precipitaciones se representan mediante las isoyetas o líneas que unen puntos de igual precipitación. 

Las precipitaciones se originan cuando el aire se eleva, se enfría y el vapor de agua que contiene se condensa y precipita. Según la causa de la elevación del aire, se producen diferentes tipos de precipitación:

• La precipitación orográfica es debida al relieve (efecto foehn). Una masa de aire cálida y húmeda se encuentra en su camino una montaña y se ve obligada a ascender para superar el obstáculo. Al ascender el aire se enfría, se condense el vapor de agua que contiene, aparecen nubes y se producen lluvias en la vertiente de la montaña o cordillera expuesta al viento (barlovento). La masa de aire, una vez superado el obstáculo, llega a la otra vertiente (sotavento) ya desecada.
• La precipitación convectiva se produce por el calentamiento del suelo. El aire en contacto con un suelo recalentado se calienta, entonces se eleva y se enfría, el vapor se condensa, aparecen nubes y se produce la precipitación. Esto se produce, por ejemplo, en la Meseta durante el verano (borrascas térmicas o tormentas de verano).  Así pues, una tormenta es una intensa borrasca local de carácter convectivo, que suele ir acompañada de truenos y relámpagos, y descarga una lluvia intensa durante un corto período de tiempo.
• La precipitación de frente se produce al entrar en contacto dos masas de aire de características distintas. La masa de aire fría se introduce como una cuña debajo de la caliente, la obliga a ascender, el vapor de agua se enfría, se condensa y se produce la precipitación. Son las borrascas del frente polar.

La pluviometría española muestra valores muy desiguales y es, en general, baja. La precipitación media anual está en torno a los 650 mm, pero existen grandes diferencias en su distribución. A partir del mapa pluviométrico medio, se pueden distinguir tres grandes franjas, que corresponden a  la España húmeda, la seca y la árida.

• La España húmeda es la única que recibe precipitaciones anuales abundantes, siempre superiores a los 800 litros, aunque existen puntos que superan los 2000 litros. Comprende las vertientes noroeste y norte peninsular, desarrollándose en una franja continua que va desde Galicia hasta Cataluña, incluyendo también las zonas montañosas de esa vertiente norte: los macizos Galaico y  Cantábrico y los Pirineos. Las causas de la elevada pluviometría de estas áreas hay que buscarlas en su disposición  septentrional,  con la  consiguiente  influencia  de las borrascas y de los frentes atlánticos, y en el relieve. Fuera de estas áreas, sólo algunos núcleos aislados de la Península reciben precipitaciones totales anuales similares, conformando auténticos islotes de humedad en medio de zonas más secas. En este caso, la altitud es la causa fundamental de las abundantes precipitaciones, de ahí que su distribución esté estrechamente relacionada con  las  áreas  montañosas  de  la  Península:  sectores  de  la  Penibética,  zonas  más elevadas de la Cordillera Ibérica, las sierras de Cazorla y Segura, y puntos muy localizados de los Montes de Toledo y Sierra Morena. Dentro de esta área merecen destacarse la sierra de Grazalema, la más lluviosa de España, que recibe más de 2000 litros anuales,  explicable  por  el  efecto orográfico, la  distancia  al  mar, su  posición respecto a los vientos húmedos con diferencia entre barlovento y sotavento, y la sierra de Gredos , que supera ampliamente los 1500 litros.
• La España seca es un área muy amplia delimitada, por las isoyetas de 300 y 800 mm anuales, y abarca el 72% del territorio peninsular. Incluyendo las dos submesetas, los valles del Ebro y del Guadalquivir, zonas de Levante y Cataluña, y la mayor parte de los archipiélagos. Las causas de la disminución de las precipitaciones son, por un lado, el debilitamiento de los flujos atlánticos a medida que penetramos hacia el interior de la Península; y por otro, cuanto más al sur, mayor es la influencia del mundo tropical. El paso de la España húmeda a la España seca se realiza a través de  una zona de transición, delimitada por las isoyetas de 600 a 800 litros anuales, se extiende formando  una  aureola  por  la  vertiente  meridional  de  los  Pirineos, Cordillera Cantábrica y el sector occidental de ambas mesetas.
• La España árida se corresponde con aquellos lugares que reciben menos de 300 litros de precipitaciones totales anuales. Se  localiza en su mayor parte en el sureste peninsular y en el flanco levantino, cuenca del río Segura, e incluye también algunas comarcas dispersas del interior peninsular en la provincia de Zamora, las altiplanicies granadinas y el Bajo Ebro. La acusada falta de precipitaciones en estas zonas se explica, en unos casos, por el efecto de pantalla que ejercen los relieves cercanos frente a la dirección predominante de los flujos lluviosos y, en otros, por su posición interior.

Además de la cantidad de precipitaciones, tenemos que tener en cuenta dos factores fundamentales, como son el carácter de las mismas y su reparto estacional. El carácter de las precipitaciones cambia también de un lugar a otro. Así, en la España húmeda, las precipitaciones caen durante muchos días a lo largo de todo el año- unos 150 días- y por eso son, por lo general, finas y persistentes. En cambio, en las zonas secas y áridas, el número de días de lluvia desciende de manera considerable -75 y 25 días al año, respectivamente-, por lo que las precipitaciones caen en forma de violentos aguaceros.

Tan importante como el número de días de precipitación es su régimen estacional, es decir, su reparto a lo largo de las estaciones del año. Los principales regímenes pluviométricos son tres:

• El máximo de invierno se corresponde con la franja más próxima al océano abierto, esto es, todo el sector occidental de la Península.
• El interior y la mitad oriental se caracterizan por la existencia de dos máximos, uno en otoño y otro en primavera.
• En zonas muy localizadas del interior, algunas áreas presentan precipitaciones estivales superiores a las de invierno.

También tenemos que referirnos a la nieve como una reserva hídrica importante. Los espacios de ocio suponen un aprovechamiento económico importante a pesar del daño al medio ambiente. Disminuye de Norte a Sur. Es importante en las sierras septentrionales (más de 20 días al año). En las costas levantinas y meridionales son desconocidas.
 
El granizo se incrementa de Sur a Norte y de Este a Oeste y con la altitud. Los máximos son 10 días  al  año en sierras montañosas y los mínimos en las costas levantinas y meridionales.

La evaporación del agua es el proceso por el cual esta pasa de líquido a vapor a temperatura ambiente; la velocidad de evaporación se ve favorecida por las temperaturas altas, por lo que es mayor en verano y durante las horas centrales del día. La evapotranspiración es la pérdida de humedad de la superficie terrestre debida a la insolación y a la transpiración de las plantas y del suelo; se distinguen dos medidas: la evapotranspiración real, que es la que se produce verdaderamente, y la evapotranspiración potencial (ETP), que es a que se produciría en caso de existir una cantidad suficiente del agua.

La aridez es la relación entre la temperatura y la humedad en un espacio dado. La aridez aumenta con la temperatura y con la escasez de precipitaciones. Existen diversos índices para calcularla:

• El índice de Gaussen mide la aridez mensual. Un mes es árido cuando 2TºC ≥ P mm., es decir el doble de su temperatura media es igual o mayor que el total de sus precipitaciones en mm.
• El índice de Lautensach-Meyer determina la aridez general de una zona, a partir del número de meses con déficit de agua (menos de 30 mm de precipitación). Se habla entonces de zona sin aridez o húmeda (ningún mes con déficit de agua y exceso notable de agua en el suelo); zona semihúmeda (de 1 a 3 meses áridos, existe todavía algún exceso de agua; zona semiárida (de 4 a 6 meses áridos, ya no existe superávit de agua), y zona semiárida extremada (de 7 a 11 meses áridos). En España no hay regiones totalmente áridas (todos los meses con precipitaciones inferiores a 30 mm.).