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日 照
全县年平均日照时数为2447.4小时，最多年为2717小时（1979），最少年为1982.9小时（1964），一般年份都有2000小时～2700小时。
一年中，从3月中旬至9月下旬，日可照时数都在12小时以上。从5月上旬至7月下旬，日可照时数都在14小时以上。6月日照时数最多，达257.3小时；9月日照时数最少，仅163.8小时。9月～11月，3月～6月，4月～9月，三期日照时数平均值分别为522.7小时、891.4小时、1334小时。
日照百分率（实照时数占可照时数之比），全县全年各月在45％～65％。12月～1月，因晴朗少云，日照百分率为65％，是全年日照百分率之最大值；9月，多阴雨天气，日照百分率为全年各月之最小值，仅为45％。
气 温
全县年平均气温8℃～10℃。西南部较高，约10℃左右；东部林区较低，约8℃左右；中部地区居中，约8.5℃；县城位置偏东，距林区较近，为8.3℃。同一地区的川区高于塬区，塬区高于山区。全县年平均气温呈上升趋势，1960年代至80年代，以每10年0.1℃的速度缓慢上升；80年代至90年代，升幅最大，达0.9℃～1.2℃，是40年来气温最高时期，与全球气候变暖同步。
全县平均气温7月最高，为20.9℃，6月、8月次之，分别为19.1℃、19.8℃；冬季各月平均气温均在零下，1月最低，为－5.3℃。一日中，最高气温出现在午后，最低气温出现在清晨。
全县气温年较差（最热月平均温度与最冷月平均温度之差）大，平均年较差26.9℃，最大年较差29.7℃（1967），最小年较差22.9℃（1979）。
全县年平均最高温度13.6℃，年平均最低温度3.5℃。月平均最高温度出现在8月，为26.0℃，月平均最低温度出现在1月，为－10.1℃。年极端最高气温35.1℃（1966年6月21日），年极端最低温度－22.8℃（1967年1月16日）。年极端最高气温多数年份出现在6月或7月，少数年份出现在8月。年极端最低气温多出现在1月、12月，极少数年份出现在11月。
全县年平均地面温度为10.3℃，7月最高，为25.4℃，6月、8月次之，分别为25.1℃、23.8℃；1月最低，为－6.5℃，12月、2月次之，分别为－5.3℃和－3.3℃。
全县冻土历年平均初日为11月3日，平均终日为4月3日，10厘米深度平均冻结12月9日，平均解冻日期3月4日。30厘米平均冻结日期为12月30日，平均解冻期为3月14日。
风
县内受季风影响，冬季多偏西北风，较寒冷干燥；夏季多偏东南风，较凉爽湿润；春、秋两季为过渡季节，冷热交替，变化频繁。年平均风速为2.3米／秒～2.6米／秒，最大为3.1米／秒。一般春季风多风大，1974年4月，最大风速达4.2米／秒；1960至1979年的20年中，大风（风力≥8级）日数68次，出现在春季的有29次，占43％，其中4月出现14次，将占春季总数的一半。9月风速最小，平均为1.2米／秒～2.6米／秒。1975年7月29日，山河镇雷雨前瞬间最大风（西南风）速达31米／秒。
降 水
正宁县东部地区年均降水量620.1毫米，最多为1983年920.7毫米，最少为1965年436.7毫米。西部地区年均降水量543.3毫米。东部年降水量比西部多50毫米～100毫米，年降水相对平均变率东部为14％，西部为15％。80％保证率降水量东部地区555毫米（即每10年中有8年降水量在555毫米以上），西部地区500毫米。
全年中，前半年气温逐月升高，降水也逐月增加，7月为降水高峰期，8月后气温逐月下降，降水也逐月减少，冬季各月降水量很少。12月和1月降水仅4.8毫米；7月为119.1毫米，占全年降水量的19.1％；7月、8月、9月3个月总降水量345.8毫米，占全年降水量的55.5％。
全县各月降水量的相对平均变率，秋季和冬季变化很大，12月最大，达88％；春、夏季各月稍小，7月最小，为32％。大暴雨多出现在7月～9月。1日最大降水量8月最大，为96.7毫米（1980年8月3日）；1日最大降水量1月最小，仅4.7毫米（1962）。本县历年最长连续降水日数为14天，降水量139.6毫米（1963年9月10日至23日），最长连续无降水日数为83天（1962年11月27日至1963年2月17日）。
全县年总降水日数（日降水量大于0.1毫米天数）平均84天～103天，最多143天（1964）。
全县初早雪在10月27日至11月16日，终雪在3月31日至4月17日，最晚5月14日（1973）。降雪日数平均10天～37天，积雪日数平均15天～44天，最大积雪深度在12厘米以上；1962年11月25日，山河镇最大积雪深度为24厘米。
1960年代中末期至70年代初，由于植被被大量破坏，使本区气候更加干旱。资料统计表明，以1968至1972年后5年与1963至1967年前5年相比，年均降水量减少17.3毫米。
湿 度
全县年均空气相对湿度51％～76％。9月相对湿度最大，为76％；1月最小，为51％。年均空气绝对湿度2.1百帕～17.4百帕，以7月、8月最大，月均绝对湿度17.1百帕～17.4百帕；1月最小，为2.1百帕。
全县分月土壤湿度情况分别为：3月，10厘米～30厘米深处多年平均土壤湿度19％～24％，分布状态是上湿下干。10厘米～20厘米深处土壤湿度20％～21％。30厘米深处土壤湿度19％。4月～5月，随着气温逐渐升高，风速增大，蒸发加快，10厘米～30厘米深处土壤湿度13％～18％。6月上中旬，10厘米～30厘米深处土壤湿度均值13％。6月下旬至8月，雨量逐渐增多，土壤湿度相应增大，10厘米深处土壤湿度16％～18％，20厘米深处土壤湿度16％～17％，30厘米深处土壤湿度15％～16％。9月，因多连阴雨，土壤湿度较大，10厘米～30厘米深处土壤湿度均值19％～20％。
1960年代中末期至70年代初，由于植被被大量破坏，使本区气候更加干旱。据正宁县气象站资料统计表明，以1968至1972年后5年与1963至1967年前5年相比，平均相对湿度降低4％。
