Atlantilta saapuvat kosteat ja leudot ilmavirtaukset vuorottelevat Venäjältä tulevien kylmien ja kuivien ilmamassojen kanssa. Alueelliset erot voivat olla suuria: Eteläisellä Itämerellä lämpötila voi olla talvella nollan yläpuolella samalla kun Perämeren rannoilla on paukkupakkaset. Kesällä tilanne tasaantuu.
Kulloiseenkin säätilaan vaikuttavat laajemmat ilmanpainejärjestelmät, napa-alueen säärintamien sijainti ja länsituulten voimakkuus. Nämä vaihtelevat paljon sekä vuodenaikojen mukaan että pitempien aikojen kuluessa.
Maan ja meren lämpötilaerot synnyttävät myös paikallisia tuulia. Kun maanpinta lämpenee päivällä merta nopeammin, syntyy mereltä maalle puhaltavia merituulia.
Jäätyvä meri.
Länsimyrskyt ovat tärkeitä Itämeren hyvinvoinnille
Itämeren yli kulkee Pohjois-Atlantilla syntyneitä myrskyjä. Ne ovat tärkeitä meren hyvinvoinnille, sillä ne sekoittavat meren ylimpiä vesikerroksia toisiinsa. Myrskyjen ansiosta hapekasta pintavettä kulkeutuu useiden kymmenien metrien syvyyteen.
Myrskyt ajavat silloin tällöin myös suurempia määriä Pohjanmeren suolaista merivettä Itämereen. Nämä suolavesipulssit huuhtelevat merenpohjan läheistä vesikerrosta ja tuovat sinnekin happea.
Alkukesän saderintama.
Itämeren lämpötilamuisti on muutamien kuukausien mittainen
Länsituulet tasaavat Itämeren alueen lämpöoloja erityisesti talvella. Meri lieventää ilman lämpötilan vaihteluita: se varastoi kesällä lämpöä ja vapauttaa sitä syksyllä ja alkutalvella kunnes meri jäätyy. Keväällä ja alkukesällä meri taas jäähdyttää ilmaa.
Itämeren pintakerros lämpenee ja jäähtyy kuitenkin melko nopeasti valtameriin verrattuna. Sen lämpötilan muisti on vain muutamia kuukausia. Itämeren veden lämpötila määräytyy pitkälti sen mukaan, kuinka paljon meri saa säteilylämpöä auringosta eri vuodenaikoina.
NAO-indeksi kuvaa länsituulten voimakkuutta
Länsituulten voimakkuutta kuvataan NAO-indeksin avulla (North Atlantic Oscillation). NAO-indeksi on positiivinen, kun etelässä on korkeapaine ja pohjoisessa matalapaine. Silloin vallitsevat leudot länsituulet. NAO-indeksi on negatiivinen, kun tilanne on päinvastainen ja tuulet puhaltavat pohjoisesta ja idästä.
NAO-indeksi vaihtelee myös pitkällä aikavälillä. Esimerkiksi1990-luvun alkupuolella indeksi oli hyvin korkea ja talviset myrskyt olivat yleisiä ja voimakkaita. 2000-luvun ensimmäisellä vuosikymmenellä olot palasivat taas keskimääräisempiin lukemiin.
Ilmaston pitkän aikavälin vaihtelulla on ollut selvä vaikutus Itämereen tulevien suolapulssien määrään. Suuret suolapulssit ovat olleet harvinaisia 1970-luvulta lähtien, kun niitä sitä ennen esiintyi melko usein. Suolapulssien vähyyden vuoksi Itämeren keskialtaan syvänteiden happitilanne on pysynyt erittäin huonona pitkiä aikoja.
Talvisateet lisääntyvät, ilmasto lämpenee
Sateiden määrä on vaihdellut Itämeren alueella sekä vuodenajoittain että alueittain. Sadanta näyttää lisääntyneen talvisin ja keväisin 1900-luvun puolivälin jälkeen. Tämän arvioidaan johtuvan ilmastonmuutoksesta.
Jokien vuosivirtaamien on havaittu kasvaneen niin Suomessa kuin muissakin Pohjoismaissa. Sen sijaan Itämeren eteläisissä ja itäisissä rantavaltiossa vuotuinen virtaama on vähentynyt. Joet tuovat mereen suolatonta vettä, joten virtaamien muutoksilla on vaikutusta meren suolapitoisuuteen.
Maailmanlaajuinen ilmastonmuutos muuttaa elinoloja Itämerellä. Ilmaston lämmetessä merivesi lämpenee ja jääpeitteinen aika lyhenee. Mantereiden jäätiköiden sulaminen ja meriveden lämpölaajeneminen nostavat vedenpintaa myös Itämerellä. Suomen rannikolla jääkauden jälkeinen edelleen jatkuva maankohoaminen tosin kompensoi tätä vaikutusta.
Meren lisääntyvä hiilidioksidin sitominen voi johtaa meren happamoitumiseen. Tämä yhdessä lämpöolojen muutosten ja liikakalastuksen kanssa voi vaarantaa Itämeren kalantuotantoa. Kalakantojen ohella muutokset vaikuttavat koko meriekosysteemiin.