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En esta región, se distinguen cuatro tipos de clima en sentido oeste a este:

Desértico costero con nubosidad abundante: se desarrolla a lo largo de toda la franja costera de la región, penetrando en algunos sectores al interior de los valles de Copiapó y de Huasco. Se caracteriza por presentar abundante nubosidad matinal y niebla nocturna durante todo el año. Las temperaturas son de carácter templado, ya que todos los meses del año varían entre los 10 y 20 °C, con una oscilación diaria de 7,5 °C. Las precipitaciones se presentan en invierno (entre junio y agosto) y su humedad relativa anual es de 74%.

Desértico transicional: se localiza en la franja intermedia (entre los 1.200 y 1.500 msnm), especialmente, en las pampas. Sus principales características son las elevadas temperaturas durante el día, una humedad relativa baja, poca nubosidad y las precipitaciones se presentan solo en invierno.

Desértico frío de montaña: se presenta por sobre los 1.500 hasta los 4.000 msnm. Entre sus características están la gran sequedad del aire y precipitaciones invernales. Además, las fluctuaciones de sus temperaturas son reguladas por la altitud.

Tundra de alta montaña: se presenta entre los 4.000 y 4.500 msnm en el sector norte de la cordillera y entre los 3.500 y 3.800 msnm, en el área sur de esta misma. Presenta bajas temperaturas durante todo el año, debido al aumento de la altitud. Las precipitaciones son más abundantes y en las cumbres se presentan en forma de nieve.