Kalifornijos klimatas labai įvairus - nuo dykumų iki kalnų, priklausomai nuo geografinės platumos, aukščio ir nuo to, kaip arti pakrantės yra vietovė. Daugelyje pakrantės ir pietinių valstijos dalių vyrauja Viduržemio jūros klimatas su šiek tiek lietingomis žiemomis ir sausomis vasaromis. Valstijos pietuose esančiose dykumose vasaros labai karštos, o žiemos švelnios. Kai kuriose pietinėse valstijos dalyse, pavyzdžiui, San Diege, vyrauja pusiau sausringas ir (arba) stepinis klimatas.

Ši įvairovė lemia išskirtines mikroklimato zonas: pakrantės juosta dažnai būna vėsi dėl Ramiojo vandenyno srovės ir jūrinio sluoksnio (dažnas rūkas, ypač aplink San Franciską), o vos keliolika ar keli šimtai kilometrų į rytus — sausas ir karštas klimatas. Oro masės ir reljefas sukuria ryškius orografinius efektus: kalnų šlaituose kyla krituliai ir sniegas, o jų užnugaryje susidaro lietaus šešėliai, dėl kurių formuojasi sausos lygumos ir dykumos.

Klimato zonų ypatybės

  • Pajūris ir Viduržemio jūros tipas: daugeliui pakrantės miestų būdinga švelni žiema ir sausa vasara, mažesnės metinės temperatūrų amplitudės. Vasaromis dažnai pasitaiko „June gloom“ — debesuotumas ir rūkas rytinėse pajūrio dalyse.
  • Central Valley (centrinis slėnis): platus žemumas tarp pakrantės kalnagūbrio ir Sierra Nevada, kuriame vasaros būna karštos, žiemos vėsios. Žiemos mėnesiais čia dažnai susidaro tankus slėnio rūkas (angl. tule fog), o pavasarį ir rudenį čia sutinkama daug agrarinės veiklos dėl derlingų dirvų.
  • Sierra Nevada ir kiti kalnai: aukštesnėse zonose dominuoja kalnų (alpinis) klimatas su žieminio sniego pakrautu, kuris veikia kaip pagrindinis valstijos vandens šaltinis pavasario ir vasaros laikotarpiu.
  • Dykumos: Mojavės ir Kalifornijos pietryčių dykumų regionai pasižymi itin mažai kritulių, didelėmis dienos ir nakties temperatūrų svyravimais ir karštomis vasaromis. Death Valley yra viena šilčiausių ir sausiausių vietų Žemėje.
  • Vidutinio klimato skirtumai miestuose: net to paties miesto ribose gali būti skirtingi mikroklimatai — pavyzdžiui, San Francisco įlankos rajonai būna vėsesni ir rūkantys, o miesto pietinės dalys šiltesnės.

Sezoniniai reiškiniai ir ekstremalūs įvykiai

Didžioji dalis kritulių Kalifornijoje krinta žiemos metu, kai į pietvakarius nuslenka atmosferiniai frontai iš Ramiojo vandenyno. Vasaromis paplitusi aukšto slėgio sritis (North Pacific High) slopina cikloninę veiklą ir lemia sausas sąlygas. Kartais pasitaiko stiprių ciklonų ar atmosferinių upių (atmospheric rivers), kurie gali sukelti gausų lietų, potvynius ir nuošliaužas.

Kalifornijoje taip pat dažni sausieji ir karšti pietų vėjai — Santa Ana vėjai — kurie išdžiovina augaliją ir ženkliai padidina miškų gaisrų riziką. Pastaruoju metu su klimato atšilimu gaisrų sezonas tapo ilgesnis ir intensyvesnis.

Vandens ištekliai ir klimato kaita

Kalifornijos vandens tiekimas daug priklauso nuo Sierra Nevada sniego dangos, kuri pavasarį tirpsta ir papildoma rezervuarus. Dėl klimato kaitos pastebimas šiltesnis oras, mažesnis sniego kiekis, ankstyvesnis sniego tirpsmas ir dažnesni sausros periodai. Tai turi tiesioginį poveikį žemės ūkiui, vandens infrastruktūrai ir ekosistemoms. Taip pat kylantis jūros lygis kelia grėsmę pakrančių miestams ir infrastruktūrai.

Variacijos ir meteorologiniai poveikiai

Žemės vandenynų ir atmosferos reiškiniai, tokie kaip El Niño ir La Niña, stipriai veikia Kalifornijos kritulių kiekį ir paskirstymą: El Niño dažnai būna drėgnesni pietiniai regionai, o La Niña — sausresni laikotarpiai. Dėl to metų-metams iškrintančio kritulių kiekis yra labai nepastovus.

Remiantis Nacionalinės vandenynų ir atmosferos administracijos (NOAA) 1981-2010 m. vidurkiais, Kalifornija yra 13-ta šilčiausia JAV valstija, kurioje vidutinė metinė temperatūra yra 58,4 °F (14,7 °C). Tačiau pastarieji dešimtmečiai rodo temperatūrų kilimą ir didesnį ekstremalių reiškinių dažnį, todėl klimato tendencijos vertinamos nuolat atnaujinamais stebėjimais ir modeliavimu.

Apibendrinant, Kalifornijos klimatas pasižymi dideliu erdviniu ir sezoniniu įvairumu: nuo jūrinio, vėsaus pajūrio ir miglostų įlankų iki karštų, sausų slėnių ir snieguotų kalnų. Ši įvairovė lemia ir dideles infrastruktūros, žemės ūkio bei gamtinių paveldų valdymo iššūkius.