Las olas de frío y calor son episodios meteorológicos que tienen sus efectos más notorios en las latitudes medias del planeta, lo cual no quiere decir que territorios del ámbito subpolar o subtropical de forma excepcional sufran los efectos de estos episodios, por la expansión muy enérgica de masas de aire tropicales (ola de calor) o polares y árticas (ola de frío). La intensidad de estos sucesos puede producir efectos catastróficos tanto para las economías de los países como para la población más vulnerable.

El verano de 2003 se caracterizó por una excepcional ola de calor en Europa, tanto por su duración como por su intensidad, se batieron numerosos récords de temperatura por toda la geografía europea. La situación duró los meses de julio y agosto, y afectó la Europa occidental. En Francia murieron casi 15.000 personas, mayoritariamente personas mayores. En 2010, Rusia experimentó una ola de calor que causó incendios en todo el país y una sequía, la más grave de los últimos 40 años, que provocó la pérdida de al menos 9 millones de hectáreas de cultivos y 55.000 muertes por causas directas e indirectas al calor y los incendios.

En diciembre de 2009 y enero de 2010, se produjo una ola de frío con temperaturas muy bajas y fuertes nevadas en Europa, que provocó más de 100 personas muertas y afectaciones importantes en las comunicaciones terrestres marítimas y aéreas. Gran Bretaña, Noruega, Dinamarca y otros países batieron el récord de temperaturas bajas.

La Organización Meteorológica Mundial define ola de frío como un fuerte resfriamiento del aire o una invasión de aire muy frío que se extiende sobre un amplio territorio. La ola de calor sería lo  mismo que el anterior pero con una invasión de aire muy cálido.

Aunque los efectos de cada una de las olas son claramente diferentes, hay unas características comunes:

• El origen de las olas de frío o calor se relaciona con la expansión de masas de aire frío o caliente, que provocan el desplazamiento de masas de aire polares y árticas o tropicales, desde sus lugares de origen hasta latitudes inferiores o superiores.
• Duración breve, su desarrollo no suele ser superior a 3-4 días, aunque excepcionalmente pueden alargarse una semana o más tiempo si el episodio es muy potente.
• Extensión territorial: afectan amplios espacios geográficos, normalmente lo que queda bajo el radio de acción de la configuración sinóptica que causa el episodio.
• Registros atmosféricos extremos: el desarrollo de estos episodios hace que se produzcan las temperaturas más bajas o más altas, pero también pueden conllevar nevadas abundantes en el caso de las olas de frío o lluvias escasas y valores mínimos de humedad relativa.

La potencia de los centros de acción situados sobre los lugares de origen de las masas de aire que se ven implicadas en estos procesos atmosféricos o las características topográficas de los territorios que generan las masas de aire, determinan la propia intensidad de las advecciones frías o calientes. En el cuadro adjunto se muestra la relación entre el origen de masas de aire y la génesis de los procesos.

En el hemisferio norte, las olas de frío se dan de más frecuentemente entre los meses de noviembre y marzo. Las olas de calor se producen entre los meses de julio y agosto. En el hemisferio sur el calendario se invierte.

Las olas de frío pueden ocasionar graves daños a países de latitudes medias, sobre todo en aquellos donde el frío es un agente poco extremo en las condiciones climáticas normales. Por ejemplo los países de la Europa Mediterránea, en el sur de Brasil, India, donde las consecuencias son muy negativas para la agricultura y otras actividades económicas especialmente si el fenómeno ocasiona fuertes precipitaciones de nieve.

Las olas de calor pueden afectar seriamente la Europa Meridional y Central (episodio 2003) por la acción de masas sub-saharianas, en Asia el Pakistán y el noroeste de la India y América del Norte los estados de la llanura central para expansión de masas tropicales de la zona del México. Los peligros asociados a las temperaturas altas suponer graves daños la agricultura, incrementar la mortalidad de las personas expuestas a altas temperaturas y de las más vulnerables y hacen aumentar mucho el riesgo de incendio forestal.