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四姑娘山区地处中亚热带季风气候向大陆性高原气候过渡地区，由于高原地形，气候冬寒夏凉，常年干燥，雨量稀少，年降水量1100-1600毫升，降水主要集中在雨季（5月），山地自然垂直带谱很有代表性。且气温变化剧烈，四季不甚明显，日温差较大，有时达20C以上。年蒸发量1500毫米，无霜期220天，年平均气温12.2°C，全年光照2214小时。
四姑娘山是典型的高原气候，早晚凉，中午热，蓝天白云，晚上星光灿烂，空气新鲜，但由于海拨高，部份人会有程度不同的高山反应。
四姑娘山月平均气温和雨量
| 月份 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 |
| 平均气温 (℃) | -2 | 1 | 4 | 6.5 | 9.8 | 11 | 13 | 12.6 | 11.2 | 6.3 | 2 | -1.8 |
| 平均雨量 (mm) | 5 | 8 | 18 | 60 | 140.2 | 170 | 160 | 170 | 115.3 | 80.2 | 19.2 | 8.5 |
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