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Washington está en la periferia norte de la zona climática húmeda subtropical. Su clima es típico de las zonas del Atlántico Medio alejadas de los cuerpos de agua, con cuatro estaciones diferentes. El verano tiende a ser cálido y húmedo, con temperaturas altas a diario en julio y agosto promediando entre 30 y 33 °C (que equivaldría a entre 85 y 95 °F). La combinación de calor y humedad en el verano atrae tormentas eléctricas frecuentes, algunas de las cuales ocasionalmente producen tornados en el área. La primavera y el otoño son templados, con temperaturas altas en abril y octubre promediando 20 °C (entre 65 y 75 °F aproximadamente). El invierno presenta temperaturas frescas sostenidas y nevadas ocasionales. Desde mediados de diciembre a mediados de febrero, las temperaturas promedio más altas tienden a estar alrededor de los 6 a 8 °C y las más bajas entre –5 y –2 °C.

La distancia con la Bahía de Chesapeake hace a la ciudad más fría en invierno que otras ciudades más hacia el norte, como Baltimore. Mientras que los ciclones tropicales (o sus remanentes) ocasionalmente atraviesan el área al final del verano y y en el comienzo del otoño, usualmente ya se han debilitado para cuando llegan a Washington, en parte gracias a la localización tierra adentro de la ciudad. No obstante, el desbordamiento del río Potomac —causado por la combinación de la marea alta, la marejada ciclónica y una serie de tormentas— es bien conocido por causar grandes daños materiales en Georgetown y Alexandria (Virginia). La primavera es generalmente la temporada más benigna del año, con humedad baja, temperaturas templadas y follaje floreciente. Este periodo generalmente dura desde fines de marzo hasta mediados de mayo. La temperatura en el área del aeropuerto Dulles y en los suburbios al oeste y sur es en promedio 3 °C más fresca que la de Washington.

La caída de nieve anual en promedio es de 381 mm y la temperatura más alta en enero en promedio es de 5 °C. En enero, la temperatura mínima promedio es de –3 °C. La máxima temperatura registrada fue de 41 °C, el 20 de julio de 1930 y la mínima fue de –26 °C el 11 de febrero de 1899

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