Das Wetter an einem Ort wird hauptsächlich durch die herrschende Wetterlage bestimmt. Dementsprechend wird das Klima, also der mittlere Zustand der Atmosphäre, hauptsächlich durch die mittlere Häufigkeit der verschiedenen Wetterlagen geprägt. Im Untersuchungsraum haben außerdem die Verteilung von Land und Meer sowie die Orographie, die Beschaffenheit der Landoberflächen und die Bebauung einen Einfluß auf das Klima.
Im Unterelbegebiet liegen die Lufttemperaturen im Jahresmittel zwischen 8 und 9 °C. Dabei hebt sich die Stadt Hamburg als Wärmeinsel deutlich heraus. Im Frühling schreitet die Erwärmung von Südwest nach Nord voran, wobei sich der Küstensaum langsamer erwärmt, da die vergleichsweise niedrigeren Wassertemperaturen den Anstieg der Lufttemperaturen mindern. Im Herbst und Winter liegen die Wassertemperaturen des Meeres wegen der großen Wärmespeicherkapazität im Mittel über denen der Lufttemperatur, wodurch die Abkühlung im Küstengebiet verzögert wird. Der Meereseinfluß wirkt sich in einer Dämpfung der Amplituden von Jahres- und Tagesgängen der Lufttemperatur und der relativen Feuchte aus. Landeinwärts nimmt der thermische Einfluß des Meeres rasch ab und die Temperatur- und Feuchtegänge sind viel ausgeprägter. In den dicht bebauten Gegenden des Elbufers beeinflußt die Wärmeinsel, die sich infolge der veränderten Energiebilanz über der Stadt aufbaut, die Tagesgänge dieser Elemente: während ähnlich wie an der Küste die nächtliche Temperaturabnahme verringert wird, ist die relative Feuchte niedriger und ihr Tagesgang stark ausgeprägt.
Im Mündungsbereich der Elbe bewirken die der Küste vorgelagerten großflächigen Wattgebiete eine spürbar raschere Anpassung der Wassertemperatur an die Lufttemperatur. Weiter elbaufwärts werden die Wassertemperaturen der Tideelbe durch Kühlwassereinleitungen von Kraftwerken erhöht. Mit zunehmender Entfernung von der Küste wird die Elbe schmaler und der maritime Einfluß auf die Lufttemperatur geringer. Aufgrund des gegenüber dem Meer viel kleineren Wasserkörpers paßt sich der Jahresgang der Wassertemperatur dem der Lufttemperatur rasch an und ist deutlich ausgeprägter als im Gebiet der Helgoländer Bucht.
Die Wirkung des Elbästuars als Wärmereservoir ist im wesentlichen auf die Außendeichbereiche beschränkt und begünstigt hier u.a. den Obstanbau. Nur bei windstillen Wetterlagen und deutlichem Temperaturunterschied zwischen Wasser und Land kann sich in den Nächten eine Querzirkulation zum Elbeverlauf aufbauen, die vor allem infolge von Durchmischung zu einer geringfügigen Erhöhung der Minimumtemperaturen im Deichhinterland führt. Dieser Effekt mindert geringfügig die Frostgefahr zur Zeit der Obstblüte.
Die größere Beeinflussung der Wassertemperatur durch die Lufttemperatur mit zunehmender Entfernung von der Mündung ist auch Ursache dafür, daß es im Mittel im Hamburger Raum zu 80 % der Jahre zur Eisbildung kommt, im Mündungsbereich dagegen nur zu 60-70 % der Jahre. Wegen der Tide und des hohen Schiffsaufkommens bleibt aber auch in strengen Wintern das Eis meist in Bewegung. Durch das Zusammenschieben der Eisschollen können in Einzeljahren erhebliche Behinderungen für Schiffe mit geringer Maschinenleistung in Stromengen entstehen. Die Großschiffahrt wird davon aber nicht betroffen.
Die Verdunstung über der Elbe und den angrenzenden Landflächen wurde mit zwei unterschiedlichen Berechnungsverfahren ermittelt, die wegen der nicht direkten Vergleichbarkeit der Ergebnisse, nur die Aussage zulassen, daß über dem Wasser ein erheblich größerer Teil der Strahlungsenergie für die Verdunstung aufgebraucht wird als über dem Land. Dabei wurde die Verdunstung über dem Wasser mit 650-700 mm pro Jahr abgeschätzt, während diejenige über (von Grünland) bewachsenen Landflächen von 350-400 mm pro Jahr im Küstengebiet auf 550 mm im Hamburger Umland und östlich davon ansteigt.
Während die Bewölkung mit einem mittleren Bedeckungsgrad um 6 Achtel im Winter und um 5 Achtel im Sommer keine großen regionalen Unterschiede aufweist, zeichnet sich das Küstengebiet durch eine deutlich höhere Sonnenscheindauer von knapp 1650 Stunden jährlich gegenüber dem sonstigen Betrachtungsraum mit rund 100 Stunden weniger aus. An einzelnen Standorten reduzieren Lokaleffekte wie Nebel oder atmosphärische Trübung im Stadtgebiet die Sonnenscheindauer auf etwa 1450 Stunden im Mittel der Jahre. Die Sonnenscheindauer weist in Abhängigkeit vom Sonnenstand einen ausgeprägten Jahresgang auf.
Die jährliche Niederschlagshöhe nimmt vom Mündungsgebiet der Elbe von 826-850 mm auf weniger als 650 mm im Bereich der Alten Süderelbe ab, wobei als Lee-Effekt von Hamburg im Osten und Nordosten der Stadt erhöhte Niederschläge beobachtet werden. Der Jahresgang der monatlichen Niederschlagshöhe ist durch ein Minimum im Februar gekennzeichnet. Die größten monatlichen Niederschlagshöhen treten im Küstengebiet von Juli bis November auf, während sie landeinwärts auf den Juli und August entfallen. Dabei ist der hohe Herbstniederschlag durch die Labilisierung der Luft über dem relativ warmen Meer bedingt. Als Schnee können die Niederschläge zwischen November und April fallen. Dabei tritt - wegen des Wärmeeinflusses der Nordsee - in Küstennähe im Mittel nur an 20 Tagen im Jahr, weiter landeinwärts an rund 23-28 Tagen pro Jahr Schneefall auf. In Einzeljahren bestehen im Auftreten einer Schneedecke große Unterschiede.
Die mittlere jährliche Zahl der Tage mit Nebel liegt im Untersuchungsraum zwischen 75 und 40 Tagen. Die größten Werte treten in den feuchten Marschgebieten entlang des Elbufers auf. Die Strahlungsnebel, die sich hier vorzugsweise im Herbst bilden, behindern oberhalb von Glücksstadt auch die Sichtverhältnisse im Fahrwasser. Im Bereich der Außenelbe und der Elbmündung bildet sich Seenebel, wenn kalte Luft über das wärmere Wasser advehiert wird. Diese Nebelform tritt vorwiegend in der Zeit von September bis Februar auf. Sie ist nicht so häufig wie der Strahlungsnebel, so daß auf der Elbe unterhalb von Brunsbüttel im Jahresmittel an 50 bis 55 Tagen Sichtweiten von weniger als 1 km auftreten.
Der Hamburger Hafen befindet sich zu großen Teilen im Einflußbereich der Wärmeinsel über der Stadt. Hier sind die Lufttemperaturen höher als im Umland und dementsprechend ist die relative Luftfeuchte niedriger. Da sich Nebel erst dann bildet, wenn die Luftfeuchte 97 % übersteigt, wird am dicht bebauten Elbufer in St. Pauli wesentlich seltener Nebel beobachtet als im Rest des Untersuchungsraumes. Hier liegt die mittlere jährliche Zahl der Tage mit Nebel bei 40 Tagen.
Die mittlere Nebeldauer liegt an der Außenelbe und im Mündungsbereich bei 4 Stunden, im Einflußbereich der Hamburger Wärmeinsel bei 3.5 Stunden. Beobachtungen der Nebeldauer in den Marschgebieten entlang der Elbe gibt es nicht, die mittlere Nebeldauer dürfte hier mehr als 5 Stunden betragen.
Die Windrichtung und -geschwindigkeit an der Unterelbe sowie im Deichvorland im Bereich zwischen Cuxhaven und Stade werden hauptsächlich durch die atmosphärische Grundströmung geprägt, die Einflüsse durch Orographie und Bebauung sind hier nur gering. Im Sommer hat das Land-See-Windsystem einen erheblichen Einfluß auf das bodennahe Windfeld. Die mittlere Windgeschwindigkeit liegt zwischen 5 und 6 m/s, im Sommer beträgt sie weniger als 5 m/s, im Herbst und Winter liegt sie bei 6 bis 6.5 m/s. Im Jahresmittel dominieren die Winde aus dem westlichen Halbraum (NNW bis SSW), wobei die Winde aus Nordwesten vor allem im Sommer auftreten, Winde aus SSW und WSW im Herbst und Winter. Östliche Winde werden vorwiegend im Frühjahr beobachtet.
An der Unterelbe oberhalb von Stade wird das Tal der Elbe enger. Hier nehmen Orographie und Bebauung einen Einfluß auf die Verteilung der Windrichtung: Winde aus dem Sektor Nord bis WNW werden in Richtung des Elbetals abgelenkt und erreichen das Elbufer in Hamburg dann als Westwinde, Winde aus Osten werden im Bereich von Norder- und Süderelbe nach SSO abgelenkt. Die dichte Bebauung am rechten Elbufer von Wedel bis Billbrook führt außerdem dazu, daß die Windgeschwindigkeit in Bodennähe herabgesetzt wird. Das Jahresmittel liegt hier bei 4 m/s, im flachen Marschland am linken Elbufer und südwestlich von Hamburg dürfte es zwischen 4 und 5 m/s liegen.
In den Obstanbaugebieten, die an die Elbe und ihre Nebenflüsse angrenzen, ist mit einer Frostgefährdung zwischen April und Juni nur in 2-3 von 10 Jahren zu rechnen. In den elbnahen Obstanbauregionen, die nur wenige hundert Meter bis kaum über 1 km hinaus von der Elbe entfernt liegen, nimmt die Milderung durch das warme Elbwasser rasch ab und die Spätfrostgefährdung steigt auf 70-90 % an. Mit weiterer Entfernung von der Elbe wird die Frostsituation immer ungünstiger. Begünstigt werden die Verhältnisse, wenn - wie im Alten Land - ein Grabensystem vorhanden ist, dessen Durchflutung mit Elbwasser gesteuert werden kann.
Bei einer Vielzahl von Pflanzen, insbesondere auch bei Wintergetreide finden Entwicklungsprozesse statt, wenn die Tagesmitteltemperaturen kontinuierlich 5 °C überschreiten. Daraus ergibt sich für den Untersuchungsraum eine mittlere Vegetationszeit von 225 bis 230 Tagen.
Zu einem großen Anteil - außendeichs zu etwa 80 % - wird die landwirtschaftliche Fläche als Dauergrünland genutzt. Im Mittel der Jahre setzt Grünlandwachstum Ende März/Anfang April ein. Weidereife ist etwa einen Monat später erreicht und endet im Mittel mit Einsetzen der ersten stärkeren Fröste Ende Oktober, die auch das Grünlandwachstum beenden. Der 1. Silageschnitt ist um den 8. Juni zu erwarten.
Im Küstengebiet bestehen wegen der häufigeren Niederschläge und geringeren Verdunstung ungünstigere Feldarbeitsbedingungen als im östlichen Unterelberaum: Die Zahl der Bodenbefahrbarkeitstage - also die Zahl der Tage, an denen ein Schlepper den Acker befahren kann, ohne nachhaltige Strukturschäden zu bewirken - liegt im Küstengebiet je nach Bodenart um 15 bis 20 niedriger als im Hamburger Raum. Für die Zeit der Ernte von Getreide, die im Mittel der Jahre auf den August entfällt, stehen im Küstenraum nur etwa die Hälfte der Zeit für den Mähdrusch zur Verfügung als östlich von Hamburg.
Das Klima im Untersuchungsraum kann unter bioklimatischen Gesichtspunkten als selten wärmebelastet eingestuft werden, die Menschen sind hier aber vermehrt Kältereizen ausgesetzt. In den dicht bebauten Gebieten ist die Wärmebelastung etwas höher, Kältereize treten hier dafür seltener auf. Der Untersuchungsraum unterscheidet sich in dieser Hinsicht nicht von seiner weiteren Umgebung.
Die Verkehrsbehinderungen durch Nebel sind im Untersuchungsraum, verglichen mit den Bedingungen, die an den anderen Wasserstraßen für die Großschiffahrt in Nordwestdeutschland herrschen, nicht auffällig häufig oder selten.