Ottawa tiene un clima templado. Las temperaturas varían considerablemente durante todo el año, desde un récord máximo de 37,8 °C en los veranos de 1986 y 2001, a un mínimo de -36,1 °C en el invierno de 1943 (esta última es la segunda mayor temperatura mínima registrada en una capital nacional, sólo por detrás de Ulán Bator, Mongolia). Esta amplia gama de temperaturas permite la práctica de numerosas actividades a lo largo del año, y también requiere disponer de ropa adecuada para cada época. Si atendemos a la temperatura media anual, Ottawa es la séptima capital más fría del mundo.24 Sin embargo, si atendemos a la temperatura media de enero, Ottawa figura en tercer lugar, detrás de Ulán Bator(Mongolia) y Astaná (Kazajistán).
La nieve y el hielo dominan durante el invierno. Ottawa recibe cerca de 235 centímetros de nieve al año. La mayor precipitación de nieve registrada en la ciudad fue de 73 centímetros, el 4 de marzo de 1947.25 La temperatura media de la ciudad en invierno es de -10,8 °C, aunque ocurren con frecuencia días con temperaturas medias por encima de cero y noches con temperaturas menores de -25 °C. Es común que se deposite una capa duradera de nieve desde finales de noviembre hasta principios de abril, aunque algunos años no registran nieve hasta la época navideña. El efecto de las temperaturas bajas en invierno es agudizado por el factor del viento. Ottawa registra anualmente y de media, 51, 14 y un día con un factor del viento por debajo de -20 °C, -30 °C y -40 °C respectivamente. La temperatura más baja registrada en la ciudad, incluyendo el factor del viento, fue de -47,8 °C, el 8 de enero de 1968.
La lluvia helada es también relativamente frecuente, incluso en relación a otras partes del país. En 1998, una gran tormenta causó apagones y afectó a la economía local, la conocida como Tormenta de hielo norteamericana de 1998.26
Los veranos son relativamente cálidos y húmedos en Ottawa, aunque son por lo general cortos. La temperatura media en verano es de 26,5 °C, aunque es frecuente que se den temperaturas de 30 °C o más. En el verano de 2005, se registró una temperatura máxima de 39,5 °C en algunas zonas. Durante los períodos de altas temperaturas, la elevada humedad del aire es un factor agravante, especialmente cerca de los ríos. La ciudad registra anualmente y de media, 41, 12 y 2 días con temperaturas superiores a 30 °C y 35 °C, respectivamente, contando con la humedad del aire. La temperatura más alta registrada en Ottawa, teniendo en cuenta la humedad del aire, fue de 48 °C, fue registrada el 1 de agosto de 2006.27
Las condiciones climáticas primaverales y otoñales son variables, propensas a extremos en temperaturas y a cambios imprevisibles. Se han registrado días calurosos, por encima de 30°C, a comienzos de abril y finales de octubre, así como precipitación de nieve bien entrado el mes demayo y a comienzos de octubre (aunque tales acontecimientos son inusuales y de breve duración). La precipitación anual media es, por término medio, de unos 870 milímetros. El día en que se recibió la mayor cantidad de lluvia fue el 9 de septiembre de 2004, cuando los restos del Huracán Frances descargaron 135 mm de lluvia en la ciudad.28 Al año hay 2.054 horas de sol de media (47% de las totales).29
Los fenómenos meteorológicos destructivos, como tornados, inundaciones, olas de calor, precipitación severa de granizo y remanentes dehuracanes son raros, pero todos han ocurrido antes. Algunos de los tornados más notables de la región tuvieron lugar en 1978 (F2), 1994 (F3) y1999 (F1). El 1 de enero de 2000, se produjo un terremoto de 5,2 grados en la Escala de Richter que afectó a Ottawa.30 Es muy improbable que en la zona se desaten tornados de fuerza 4 ó 5, como los de las Grandes Llanuras de Estados Unidos, ya que ésta se localiza muy lejos delfrente provocado por la interacción de las masas de aire provenientes del golfo de México y de las Rocosas (el que puede producir fuertes tornados más al sur).
El 24 de febrero de 2006, un terremoto de 4,5 grados en la Escala de Richter sacudió Ottawa.30 De media, se produce un pequeño temblor en la ciudad cada tres años.31
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