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保护区境域在北纬30°－31°之间的内陆区，属亚热带季风气候，为基带的山地气候。但由于位置上靠近青藏高原，地势高低相差悬殊，因而垂直分布的山地气候显著，属于以亚热带为基带的山地气候类型。该保护区气候特点如下：
⑴保护区在纬度位置上和海拔高度上均较高，因而年均气温低，为5.9－7.2°c。以5日为一候的候平均气温来看，保护区平均气温最高出现在7月下旬，为15.1－16.3°c；最低出现在1月上旬两候，为-4.0－2.7°c。保护区极端最高气温是27.7°c。多数年份最热月均在30°c以下，最冷月均在0°c以上，体现了“冬无严寒，夏无酷热”的特征。平均初霜期出现在12月，终霜期出现在次年的2月，无霜期228－242天，因而农作物冻害较少。
⑵龙门山脉横亘于盆地西北，形成了一道巨大的天然屏障，阻挡着暖气流的西进和北上，暖气流随地势高凝结成雨，使整个龙门山区成为四川省降水最多的地区，即著名的“华西雨屏”。由于保护区地处“华西雨屏”地带，因而雨量充沛，年平均降雨量为730－1300 mm。降雨主要集中在夏季，冬季雨量较少，6－9月的降雨量占全年降雨量的75％，其中7、8月的降雨量占全年降雨量的48％，12月和1月的降雨量最少，仅为1.8 mm。年降雨日数为175天，约占总天数的一半，其中5－9月降雨日数均在20天以上，1月降雨日数仅为4.6天。
⑶保护区内终年潮湿多雾，各月的相对湿度变化不大，年平均相对湿度为79－83％，其中9月份相对湿度最大。由于山高谷深，阻隔阳光，并且阴雨天多，因此年均日照低，年平均日照时数仅为967.1 h，累年各月平均日照时数最多的是7月。
由于受山高谷深的影响，保护区内风力强。区内偏南风最多，平均风速也比较大，这是由位于南北向的河谷造成的。其次是东南风，这是因东南地势低的关系造成的。热力对流作用形成雷雨型大风，出现在6－8月；风向不定，变化大，持续时间短暂，风力来势猛，常伴有雷雨、冰雹天气，还有因地形条件（如山口河谷）引进的进山风、出山风。另外一种是寒潮大风型，因气压梯度差大引起，多出现在冬春季节。这些气候特征对农作物的生长有很大影响。
⑷从保护区的气候和物候来看，一年可划分为三个季节，4、5、6月份为春季，7、8、9、10月份为夏秋季，11、12、1、2、3月份为冬季。
用平均气温作划分自然季节标准，夏季仅42天；冬季达116天；春秋两季日数也较长。保护区内不仅各乡镇间地势高低悬殊，且一地也有高下之分，它对水热分配的影响非常明显。各地季节有早有迟，有长有短，硗碛甚至无夏天。
春秋季节的天气很不稳定，灾害性天气活动频繁。阴雨多，日照少，春多寒潮，夏多暴雨，秋季的低温湿害，以及每年的大风和冰雹，都在不同程度上造成危害。
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