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Die regionale Verteilung der Temperaturen und der Jahressumme der Niederschläge in Thüringen stehen in starker Abhängigkeit vom Relief.

Temperaturen im Jahr
Die tiefsten Temperaturen verzeichnen die höheren Lagen des Thüringer Waldes. Das Minimum wird mit unter 5 °C auf dem Großen Beerberg (982 m ü. M.) und dem Großen Inselsberg (916 m ü. M.), den beiden höchsten Gipfeln des Thüringer Waldes und ganz Thüringens, erzielt. Der Thüringer Wald hebt sich mit Jahresdurchschnittstemperaturen von größtenteils 5–7 °C als "Kälteinsel" von seiner Umgebung ab. Auch in den Ausläufern der Rhön sowie in den im Norden Thüringens gelegenen Höhenzügen des Hainich, des Dün, des Ohmgebirges und der Hainleite treten Temperaturen von 6–7 °C auf. Dagegen erreichen die Temperaturen im Thüringer Becken aufgrund seiner flachen und geschützten Lage Jahresdurchschnittstemperaturen von 7–9 °C.

Niederschläge im Jahr
Aufgrund seiner Höhenlage hebt sich der Thüringer Wald mit seinen Jahresniederschlagswerten deutlich von seinem Umland ab. Die höchsten Niederschlagsmengen treten mit über 1200 mm in den Höhenlagen zwischen dem Großen Inselsberg und dem Großen Beerberg auf. Eine der Ursachen für die hohen Niederschläge sind die zunehmenden Windgeschwindigkeiten in größeren Höhenlagen, die durch eine abnehmende Bodenreibung verursacht werden. Durch diese hohen Windgeschwindigkeiten wird in der Höhe mehr Feuchtigkeit zugeführt als bei den geringeren Windgeschwindigkeiten in tieferen Lagen. Eine weitere Ursache für die hohen Niederschläge sind Staueffekte, die durch die Hangneigungen und -richtungen bedingt sind. Aus diesem Grund weist auch der Hainich relativ hohe Niederschlagswerte auf.
Im Zentrum des Thüringer Beckens zwischen Erfurt und Sömmerda sowie in der Goldenen Aue fallen jährlich weniger als 500 mm Niederschlag. Diese beiden Regionen gehören zusammen mit der Magdeburger Börde zu den niederschlagsärmsten Regionen Deutschlands. Ursache für diese Niederschlagsarmut ist die Leelage südlich und östlich des Harzes. Zudem erreichen die Niederschlagswerte in Thüringen aufgrund der östlichen Lage und der dadurch bedingten Kontinentalität generell niedrige Werte.

Klimadiagramme
Die Klimadiagramme von Leinefelde-Worbis, Erfurt, Brotterode und Gera-Leumnitz zeigen den Jahresgang von Temperatur, Niederschlag und potenzieller Landschaftsverdunstung. An allen vier Stationen steigen die Temperaturen von unter 0 °C im Winter auf ca. 15–18 °C im Sommer an. Die Jahresdurchschnittstemperaturen von Leinefelde-Worbis, Erfurt und Gera-Leumnitz liegen aufgrund der ähnlichen Höhenlage bei 7,5–7,9 °C. Dagegen weist das auf 600 m ü. M. im Thüringer Wald gelegene Brotterode einen Jahresdurchschnitt von lediglich 6,2 °C auf. An dieser Station fällt mit 1092 mm fast die doppelte Niederschlagsmenge wie an den anderen drei Stationen. Während die monatlichen Niederschlagsmengen in Brotterode im Laufe des Jahres nur wenig schwanken, zeigt sich in Leinefelde-Worbis, Erfurt und Gera-Leumnitz ein sommerliches Maximum, das in Leinefelde-Worbis und Gera-Leumnitz durch einen zweiten, winterlichen Niederschlagsgipfel ergänzt wird. Im relativ trockenen, im Thüringer Becken gelegenen Erfurt führen die geringen Niederschlagsmengen bei gleichzeitig hoher maximal möglicher Verdunstung von Juni bis Oktober sowie im Januar zu Trockenheit.
H. Kiegel