Наибольшей капризностью, в смысле значительных уклонений от средних величин, отличаются зима и весна. Особенно выделяется в этом отношении зима.
И у нас, и в Западной Европе известны зимы необычайно суровые и необычайно мягкие. Бывают зимы с глубоким снежным покровом, свирепыми морозами, и метелями, когда гибнет много людей и животных, когда не только северные моря (например, Балтийское) сплошь замерзают, но ледостав простирается и на южные — Азовское и даже частично Черное моря замерзали в суровые зимы, и гибла субтропическая растительность на Кавказском побережьи Черного моря (Сухум, Батум). Но бывают и такие зимы, когда снежный покров почти отсутствует, морозных дней выпадает мало и морозы слабы, а то и вовсе зима носит характер чисто весеннего сезона — начинают вегетировать замершие было растения, появляются перелетные птицы, реки не замерзают; и это не только на юге Европы, но и в более северных частях, например, в Прибалтийских странах, в Феноскандии.
Известия о такого рода аномальных зимах попадали в летописи, записки современников, воспоминания и др. источники, в особенности, когда аномальная погода нарушала обычное течение жизни, и исторические события протекали совсем не в том направлении, как предполагали их участники в расчете на нормальную зимнюю погоду. Это в особенности сильно отражалось на войнах. Так, осада Пскова в зиму 1581—82 г. Стефаном Баторием потерпела неудачу в значительной степени от неожиданно-ранней и суровой зимы, заставившей осаждавших жить в землянках за рекой Великой; у многих были отморожены носы и уши; начались неудовольствие и ропот среди солдат. Пришлось прекратить осаду. Наоборот, поход на Казань царя Ивана IV в 1548 г. был неудачен вследствие неожиданно-теплой и бесснежной зимы: лед на Волге был так тонок, что при перевозе у Нижнего в феврале многие пушки и пищали провалились в воду, и в пробоинах погибло много ратных людей.
На юге зимние холода иногда достигают значительного напряжения и широкого распространения. Из истории известно, что были случаи замерзания Черного моря в 400, 558, 764, 801, 829, 970 и 1011 гг. нашей эры. Особенно подробные известия сохранились о жестокой для юга зиме 7637—64 г., когда холода простирались по всей Западной Европе «от Галлии (ныне Франции) до Понта Евксинского» (Черного моря). В одной из старинных русских рукописей об этой зиме сказано, по-видимому, из византийских источников: «В царство Константина Тиоменитого зима люта бысть; яко на 30 локтей померзнути Понтийскому морю и снег на неж паде на 20 локтей. И бысть море с землею равно, а человецы же и скоти хождаху вверху его. И бысть месяца февраля той лед на многи кры разломался, и быша аки горы. И множество всяких животных в леде том вмерзоша» (Рукопись Новгородск. Софийск. библ., ныне в Госуд. публичн., № 1503, л. 357 об.). «В феврале месяце этого 764 г. принесло из Черного моря в Константинопольское устье превеликие льдины, на которых больше 30 человек уставиться могло, от чего городские стены повредились», — сообщает историк Кальвизий. В зиму 829 г. замерзал даже Нил в Египте.
Любопытно отметить, что на севере Европы, наоборот, в эпоху VII—X веков было чрезвычайно развито плавание ирландцев и норвежцев в Атлантическом океане, к этому времени относится освоение ими Исландии и Гренландии и, по-видимому, и первоначальное открытие Америки, причем из описаний совершенно не видно, чтобы они встречали препятствие при своих плаваниях во льдах. В более же поздние времена на севере Атлантического океана начинается эпоха Fimbulvinter (суровых зим скандинавской мифологии), «ледяная блокада» и гибель Гренландских колоний, для юга же уже не встречается известий о замерзании Черного моря.
При взгляде на карту становится вполне понятным этот антагонизм севера и юга. Глубокое проникновение холодов в Средиземноморье развивается вдоль ультраполярной Сибирской оси Б. П. Мультановского, тогда как весь северо-запад Европы остается открытым для теплой тяги из Атлантического океана. В сущности говоря, этот процесс наблюдается нормально почти каждую зиму, но были, очевидно, целые эпохи, когда ультраполярное воздействие оказывалось чрезвычайно Затяжным и глубоким, что на языке климатолога может быть характеризовано как «изменение климатических условий».
Подобного рода древние известий оказываются очень интересными для истории климата и помогают проследить колебание его за большой промежуток времени.
Недавно исследование о древних зимах в Западной Европе предпринял К. Истон; он выпустил целую книгу, в которой собрал и изучил древние известия о зимах с 396 г. до нашей эры, причем особенно полно и подробно — за время XIII—XVIII вв. нашей эры. Этот материал автор сравнил с подобного же рода заметками за более позднюю эпоху уже инструментальных наблюдений; характер зим этой эпохи возможно было классифицировать по метеорологическим наблюдениям. Получив таким образом классификацию зим в коэффициентах, он перенес ее на период до-инструментальных наблюдений, и таким образом была составлена таблица «коэффициентов зим» с 1205 г. Все коэффициенты зим представляют собою 100-балльную шкалу. Баллами до 25 отмечаются суровые зимы, от 26 до 38 — холодные, от 39 до 60 — нормальные, от 61 до 75 — теплые, от 76 до 85 — мягкие и свыше 85 — очень мягкие зимы. Наиболее суровые зимы, названные у автора «великими», имеют коэффициент 4. Таких зим оказалось очень немного: 1408, 1435, 1565, 1608 и 1709 гг. Немного оказалось и очень мягких зим — именно зимы 1289, 1409, 1478 и 1507 гг., — все с коэффициентом 90.
В прилагаемой диаграмме, составленной на основании работ Истона, дается ход числа холодных и теплых зим отдельно по четвертям столетий, а внизу вековое колебание самого «среднего коэффициента», вычисленного для каждого столетия. Картина получается весьма интересная, она свидетельствует, во-первых, о том, что заметно какое-то, хотя и неясно выраженное, периодическое колебание процесса; во-вторых —что из века в век число суровых зим теперь сокращается, а теплых увеличивается. Сам Истон полагает, что существует циклическое повторение всего процесса в 89 лет, при чем за время с 1205 по 1916 г. этот цикл повторился восемь раз.