Початком зими вважається перехід середньодобової температури повітря через 00. На півночі області цей перехід здійснюється з 25 листопада по 1 грудня, у центральній частині з 28 листопада по 9 грудня і у південній з 12 по 9 грудня. Продовжується зима в північній частині 95-107 днів, в центральній 86-100 днів, у південній - 60-70 днів. Суворі зими з тривалими і сильними морозами чергуються з помірно теплими чи дуже м’якими зимами, з короткочасними зниженнями температури нижче 00. Помірно теплі зими бувають частіше, ніж суворі чи м’які. При надходженні на територію області повітря із Середземного моря спостерігаються відлиги, коли температура повітря може підвищуватися до 13-220 тепла. Середні дати останнього морозу на півночі області 21 квітня - 1 травня, у центральних районах 15 квітня і на півдні 5-8 квітня.
Часом настання весни вважається стійкий перехід температури повітря через 00. Перехід середньодобової температури повітря через 100 навесні здійснюється в північних і центральних районах 19-24 квітня, у південних 12-19 квітня. Останні весняні заморозки в повітрі відзначені в північних районах у період 5-24 травня, у центральних 5-12 травня, у південних 27-30 квітня; на поверхні ґрунту на півночі області 25-27 травня, у центральних 11-23 травня, у південних 8-15 травня.
Влітку, коли на Чорне море і південь Європи поширюється відріг Азовського антициклону, переважають тривалі періоди спокійної ясної сухої погоди. Мінливість температури повітря в літні місяці значно менше, ніж взимку. Найвища температура буває в липні, серпні і на півночі області складає 37-380, у центральних районах 38-390, на півдні 38-410.
За початок осіннього сезону прийнято вважати час стійкого переходу температури повітря через 150. За середніми багаторічними даними - це друга, третя декада вересня.
Найбільш ранні заморозки на поверхні ґрунту в північній половині області бувають 8-14 вересня, на півдні області 17-22 вересня. Інтенсивність перших осінніх заморозків складає від 0,1 до 3,80 морозу. Перші заморозки в повітрі можуть бути в період з 24 по 28 вересня з інтенсивністю 0,4-2,00 морозу.
Повторюваність помірних та слабопосушливих вегетаційних періодів в області значно більша, ніж вологих та дуже посушливих. З середини осені починається період облогових опадів, характерних для всього холодного півріччя. Найменше опадів випадає в лютому. Кількість днів з опадами за рік становить по області від 204 - на півночі й у центральній частини до 260 - на півдні. Середньорічна сума опадів змінюється в межах області від 610 мм на півночі до 405 мм - на південному сході (південна частина Комінтернівського району). Середньорічна кількість опадів по Одеській області складає 490 мм. Найбільш тривалі опади взимку. Більша частина опадів припадає на теплу пору року і часто випадає у вигляді злив. Відносна вологість повітря становить 85-86% взимку та 62-63% влітку. На морському узбережжі ці показники помірно вищі: 88-90% взимку та 76-78% влітку.
Сніжний покрив в другій декаді грудня, у Болграді в третій декаді. На півдні області більшість зим бувають безсніжними. Сходить сніжний покрив у північній половині області на початку березня, у південній - у другій половині лютого. У дуже м’які зими стійкий сніжний покрив не утворюється.
Найбільше число днів з ожеледдю відзначається на півночі області, але інтенсивність ожеледних відкладень у цілому не велика.
Протягом року буває 36-38 днів з туманом, що спостерігається в основному в холодну половину року. Найчастіше тумани спостерігаються в північній половині області.
Грози спостерігаються переважно в теплу половину року, найчастіше у червні та липні.
Заметілі спостерігаються, в основному, на півночі області. В окремі роки повторюваність заметілей може різко відрізнятися від середніх значень. Заметілі спостерігаються в основному з грудня по березень. Вони бувають, хоча і зрідка, у листопаді і вкрай рідко в квітні.
Середня швидкість вітру по області невелика: у січні її величина змінюється від 4 м/с на півночі до 6 м/с на півдні. У липні - від 2 м/с до 4 м/с. Середня місячна швидкість вітру в області складає 4-5 м/с. Вітер швидкістю 15 м/с і більше найчастіше спостерігається в холодну половину року. Найбільше число днів із сильним вітром 15 м/с.
Одним з найважливіших екологічних наслідків глобального потепління, який має високу соціально-економічну значимість, є трансформація поля інтенсивності атмосферних опадів на планеті. Атмосферні опади є основною складовою гідрологічного циклу кругообігу прісної води на Землі. Як відомо, деякі географічні регіони знаходяться у зоні недостатнього зволоження (арідна зона), інші - у зоні надмірного зволоження (гумідна зона). Південні регіони України (особливо південно-східні області та Крим) відносяться до зони недостатнього зволоження. Аналіз трансформації поля інтенсивності атмосферних опадів на території України під впливом глобального потепління необхідно виконати насамперед у напрямі з'ясування того, чи погіршується географічний розподіл атмосферних опадів під впливом глобального потепління, чи навпаки, він стає сприятливішим для різних галузей економіки.
Глобальне потепління до 1 - 2ºС є надзвичайно сприятливим для економіки країни, тому що воно вирівнює поле річної кількості атмосферних опадів на території України: у південно-східних регіонах річна кількість опадів підвищується на 10 - 15%, а в північно-західних - знижується на 5 - 10%. Щоправда, дещо іншою була місячна кількість опадів. Для тих регіонів і місяців, для яких місячна кількість атмосферних опадів не перевищувала 60 - 65 мм, вона знизилась, а для тих регіонів і місяців, для яких місячна кількість атмосферних опадів перевищувала 60 - 65 мм, вона, навпаки, у результаті глобального потепління різко зросла.
Щоправда, проблема реакції поля атмосферних опадів на антропогенне забруднення довкілля і глобальне потепління, особливо для окремих фізико-географічних регіонів планети, таким спрощеним підходом не вирішується, оскільки істотну роль у формуванні атмосферних опадів можуть відігравати також інші фактори, пов'язані або з глобальним потеплінням, або з іншого типу антропогенним впливом на синоптичні пронеси.
Впливом індустріальної діяльності людства на мікрофізичні процесії формування хмар та опадів (конденсацію водяної пари. льодоутворення, коагуляцію) можна знехтувати. З фізичної точки зору ці процеси взагалі не можуть відігравати істотної лімітуючої ролі в утворенні опадів. Земна тропосфера надзвичайно багата природними ядрами конденсації та ядрами льодоутворення. Аналіз великої кількості експериментів з активних впливів на погодні процеси, проведений вченими у різних країнах, показав, що штучне введення у переохолоджені шари хмар досить великої кількості додаткових зародків мікрокристалів льоду підвищує в окремих фізико-географічних регіонах загальну інтенсивність опадів лише на 10 - 20% (вищі оцінки не вважаються статистично значущими).
Процеси взаємної коагуляції крапель хмар (гравітаційної, електричної, турбулентної тощо) та захоплення хмарних крапель частинками опадів є надзвичайно стійкими відносно можливого рівня типового антропогенного забруднення тропосфери, а метеорологічну значимість ідеї щодо лімітуючої ролі поверхнево-активних речовин у процесах конденсації водяної пари на краплях хмар натурні експерименти не підтвердили.
Досить велику частину земної поверхні займають морські акваторії, випаровування води з яких практично нічим не обмежене. Дефіцит вологозапасу в тропосфері у процесах формування атмосферних опадів у загальному випадку також не може бути лімітуючим фактором, крім випадків, коли повітряні маси з інтенсивними атмосферними опадами переміщуються углиб континентів (ефект циркумконтинентальності поля опадів) або розвиваються процеси з катастрофічне високим рівнем інтенсивності опадів (катастрофічні зливи тощо).
Ефект циркумконтинентальності поля опадів, особливості циркуляції атмосфери та вплив різних місцевих факторів якраз і спричинюють різке загальне зниження середньої річної інтенсивності опадів на території України. Середня річна кількість атмосферних опадів в Україні дорівнює ~580 - 600 мм/рік, що на 1/3 менше від середнього рівня для цього широтного поясу значення.
Отже, за останні 100 років у тих регіонах, де річна кількість опадів була малою (південно-східні області, тобто зона недостатнього зволоження), вона істотно збільшилася, а там де вона була відносно високою (північно-західні області, тобто зона надмірного зволоження) - знизилася.
Установлений ефект трансформації поля річної кількості опадів в Україні під впливом глобального потепління є настільки соціальне значимим, що необхідно було знайти додаткове його підтвердження.
Порівняння географічного розподілу аномалій норми річної кількості опадів у епоху оптимуму голоцену і коефіцієнта лінійного тренду річної кількості опадів за останні 100 років підтверджує висновок, що глобальне потепління клімату дійсно спричинює ефект просторового вирівнювання поля річної кількості опадів на території України зі зменшенням річної кількості опадів у північно-західних регіонах країни та підвищенням - у південно-східних.
Цей ефект має властивість "насичення" і в умовах глобального потепління (більшого ніж на 2 - 3ºС) уже проявлятися не буде, про то певною мірою свідчить аналіз трансформації поля опадів на території України в епохи микулинського міжльодовиків'я та оптимуму пліоцену, для яких глобальне потепління клімату досягало кількох градусів. Можливість "насичення" ефекту просторового вирівнювання поля річної кількості опадів різко знижує ефективність методів теорії подібності у побудові сценаріїв можливих кліматичних змін для майбутнього періоду, який перевищує 100 - 150 років. Щодо близького майбутнього (наступні - 100 років) проведені дослідження показують, що з досить високою надійністю можна використати лінійну інтерполяцію між сучасною епохою і епохою оптимуму голоцену.