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山东省属于温带季风气候，鲁西北平原为大陆性气候，而山东半岛东端的部分地区为海洋性气候。全省气候温和，四季分明，雨量适中，加上充足的光照，实在可以称得上是适宜居住的佳地。
受海洋影响的气候
山东省年平均气温大体上遵循了自西南向东北递减的分布规律，但地区之间的差别并不算大。大多数城市的年平均气温都在13℃左右，济南地区的年平均气温稍高，能达到14.7℃，这也是全省年平均气温最高的地方。半岛的丘陵地区年平均气温较低，一般都在11.4℃至11.9℃之间，鲁北和丘陵地区以外的半岛地区基本都在12℃至12.9℃之间。
气温的地理分布及变化特征与纬度、地形、海陆分布、太阳辐射是密切相关的。山东的南北跨度大约为4个纬度，并且地形复杂，对气温的影响十分明显。年平均气温随着纬度的增加而降低，冬季平均气温随着纬度每增加1°，就会降低0.9℃。而气温还受到海拔高度的影响，海拔越高气温越低，泰山的年平均气温是5.6℃，比山脚下的泰安低了7.4℃，相当于每上升100米，气温就下降0.53℃。山东半岛伸入黄海之中，总海岸线长达3000千米，因此海洋对沿岸地区的气候影响很大，使得冬季气温升高，夏季气温降低，气温日较差和年较差减小，春季和夏季又受到海洋影响，气温上升较慢，使年平均气温较内陆明显偏低，秋季和冬季则相反。
1月份的山东，各地气温都在0℃以下，这时为全年最冷的时候，此时的鲁北和山东半岛内陆是山东气温最低的区域，一般在- 3℃左右。夏季受大陆热低压和西太平洋副高压的影响，天气炎热，湿润多雨。温度主要受到海洋的持续影响，等温线呈经向分布，由西向东降低。7月份的山东受到太阳辐射的影响，迎来全年气温最高的月份，而半岛的东部和南部地区受到海洋气候的影响，在8月份才达到全年最高温。8月份全省各地的平均气温在21.5℃至27.5℃之间。济南、淄博、济宁等地区能达到27℃以上，而半岛东南沿海气温一般都在21.5℃至25℃之间。适宜的气温让山东可以在夏季为人们提供惬意、清凉的休闲度假场所，成为人们消夏避暑的地方。
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同一天空下的不同气候
全省的高温日数从西往东、从北往南逐步递减。鲁西北地区和鲁南地区的高温日最多，多数在10～11天，其中济南和淄博市的高青县最多，年平均在12天，而半岛东部最少，一般在2天以下。其他地区比如鲁中山区和鲁东南地区，以及半岛的中西部地区多在2～6天。并且，省内各地的日最低气温平均在-10℃左右。鲁北、鲁中山区北部和半岛的内陆地区低温日数差异是最大的。
山东的无霜期由东北向西南逐渐增加，一般为174～260天。鲁北和胶东的无霜期一般在180天左右，而鲁西南地区可以达到220天。省内各地大于10℃的积温，一般要在3800～4600℃，这样的条件可以满足农作物一年两作的热量要求，为省内的农作物生产提供了良好的基础。品牌葡萄酒、啤酒等企业的发展从适宜气候中获益颇多。
山东沿海的风电场
山东省大部分地区年平均降水量在550～950毫米之间，呈现出南多北少的特点。五岳之首的泰山年平均降水量达到了1042.8毫米，是全省降水量最充沛的地方。临沂和枣庄的南部地区由于年平均800～848毫米的降水量，使其成为全省降水最多的区域。年平均降水量最少的是黄河以北的地区，大多不足550毫米，其中武城只有508.6毫米。一年中，山东省的大部分降水集中在6、7、8三个月份。