冬至是“二十四节气”之第22个节气，于每年公历12月21 - 23日交节。此时会出现多种自然现象：

• 日照方面：冬至这天，太阳位于黄经270度，阳光几乎直射南回归线，是北半球一年中白昼最短、黑夜最长的一天，并且越往北白昼越短，黑夜越长。例如在北京，冬至时的白昼时长明显缩短，黑夜时长相应增长。过了冬至以后，太阳直射点逐渐向北移动，北半球白天开始逐渐变长，正午太阳高度也逐渐升高，有“吃了冬至面，一天长一线”的说法。
• 气温方面：冬至时节标志着即将进入寒冷时节，民间由此开始“数九”计算寒天。虽然冬至这天太阳直射点南行达到极致，但由于地表尚有积热，冬至的温度并不是最低。实际上，冬至之后，虽然太阳高度角逐渐升高，但每天散失的热量大于接收的热量，气温仍会不断下降，中国各地气候也将进入一个最寒冷的阶段。在冬至期间，西北高原平均气温普遍在0℃以下，南方地区也只有6℃ - 8℃左右。西南低海拔河谷地区，即使在当地最冷的1月上旬，平均气温仍然在10℃以上，真可谓秋去春平，全年无冬。
• 物候方面：中国古人将冬至分为三候：“一候蚯蚓结”，传说蚯蚓是阴曲阳伸的生物，此时阳气虽已生长，但阴气仍然十分强盛，土中的蚯蚓仍然蜷缩着身体；“二候麋角解”，麋与鹿同科，却阴阳不同，古人认为麋的角朝后生，所以为阴，而冬至一阳生，麋感阴气渐退而解角；“三候水泉动”，由于冬至后太阳直射点往北回返，太阳往返运动进入新的循环，太阳高度自此回升、白昼逐日增长，所以此时山中的泉水可以流动并且温热。
• 气象方面：冬至时节，寒潮活动频繁，北方地区的寒冷逐渐加剧，南方也明显感受到寒冷的袭击。大部分地区的最低气温都会下降到冰点以下，甚至更低。由于冬季空气湿度较低，往往会伴随着干燥的天气，使得人们的皮肤容易干裂，需要适当保湿。并且这个时节阳光照射时间短暂，气温低，容易导致阴冷多雾的天气现象，特别是在江河湖海等水体附近，水汽容易凝结成雾，形成大雾天气，这种情况下能见度降低，行车和出行都需要特别注意安全。冬至时节大部分地区进入了旱季，雨水相对较少，由于气温低，水汽含量不高，导致气压差异增大，风力相对较强。
• 传统习俗相关现象：在冬至日时，北京“乾清宫正大光明匾额下的五条金龙图案被依次点亮，颐和园的十七孔桥在傍晚会出现金光穿洞的妙景”。在古代社会，冬至有着特殊的地位，如汉代时冬至朝贺的礼仪规模仅次于正旦，有“亚岁”之称，唐开元年间，冬至日朝贺自此之后成为定制。围绕着“一阳生”的特性，冬至的习俗涵盖衣食住行多个方面，如《四民月令》记载冬至日献履袜的习俗，一般是晚辈向长辈或大臣向君主献袜以“助养元气值事”。在娱乐方面，明清两代在北京的什刹海等地，冬至后盛行“拖床”“溜冰鞋”等冰上活动，王公贵族和普通民众都能享受冰雪乐趣。

冬至计算寒冷的方法

1. 传统的“数九”法

冬至开始“数九”，这是一种计算寒冷程度和寒天进程的传统方法。从冬至日起，每九天算一个“九”，一直数到“九九”八十一天。民间流传着的歌谣描述了这九个“九”的天气变化：“一九、二九不出手，三九、四九冰上走，五九、六九沿河看柳，七九河开，八九燕来，九九加一九，耕牛遍地走”。其中“三九、四九”是一年中最为寒冷的时候，此时地面积蓄的热量最少，所以说“冷在三九”。

2. 根据气象数据判断

单站冷冬判断

在气象学上，冷冬/暖冬的判定是以冬季三个月（12月 - 2月）的平均气温作为判定的基本要素。对于单站冷冬的判断，是通过冬季平均气温与其常年值的差值（距平）与标准差（描述序列偏离其平均状况的统计量）来判断。当一个站点的冬季平均气温距平小于等于其标准差的 - 0.43倍时，可定义为单站冷冬。

全国冷冬判断

全国冷冬采用全国范围内冷冬面积占全国有效面积的百分比（也称冷冬指数）来界定，冷冬指数≥50%，定义为全国冷冬。不过这种判断需要大量的气象站点数据采集和统计分析，以反映整个国家冬季的寒冷程度状况。

3. 民间谚语判断

民间也有一些谚语来判断冬至后的寒冷情况，例如“冬至在月头，大寒年夜交；冬至在月中，天寒也无霜；冬至在月尾，大寒正二月”。这里的月头、月中、月尾分别是农历月的上旬、中旬、下旬。其意思是如果冬至出现在农历的上旬，那么年底的时候天气就会比较寒冷；假如冬至出现在农历的中旬，那么整个冬天的天气就会比较寒冷，况且有可能不下雪；如果冬至出现在下旬，那就说明正月和二月天气会比较冷，也就是所谓的倒春寒。但需要注意的是，这种说法具有一定的地域性，我国南方与北方的气温差别比较大，很多俗语的说法并不一定适用于所有地区。还有“冬至冷，春节暖；冬至暖，春节冷”（湘、粤地区），“冬至暖，冷到三月中；冬至冷，明春暖得早”（桂地区）等谚语，也是民间根据长期经验总结出来的冬至与寒冷关系的一种判断方式，但都只是一种经验性的参考，不能完全准确地预测天气寒冷程度。