Les onades de fred i calor són episodis meteorològics que tenen els seus efectes més notoris a les latituds mitjanes del planeta, la qual cosa no vol dir que territoris de l’àmbit subpolar o subtropical , de forma excepcional pateixin els efectes d’aquests episodis per l’expansió molt enèrgica de masses d’aire tropicals (ona de calor) o polars i àrtiques (ona de fred). La intensitat d’aquests successos pot produir efectes catastròfics tant per les economies dels països com per a la població més vulnerable.

L'estiu de 2003 es va caracteritzar per una excepcional onada de calor a Europa, tant per la seva durada com per la seva intensitat, es van batre nombrosos rècords de temperatura per tota la geografia europea. La situació va durar els mesos de  juliol i agost, i va afectar l’Europa occidental. A França  van morir quasi 15000 persones majoritàriament gent gran. El 2010, Rússia va experimentar una onada de calor  que  va causar incendis a tot el país i una sequera, la més greu dels darrers 40 anys, que va provocar la pèrdua de almenys 9 milions d'hectàrees de cultius i 55000 morts per causes directes i indirectes a la calor i els incendis.

El desembre de 2009 i gener de 2010, es va produir una onada de fred amb temperatures molt baixes i fortes nevades a Europa, que va provocar més de 100 persones mortes i afectacions importants a les comunicacions terrestres marítimes i aèries. La Gran Bretanya, Noruega, Dinamarca i altres països van batre el rècord de temperatures baixes.

L’Organització Meteorològica Mundial defineix onada de fred com a un fort refredament de l’aire o una invasió d’aire molt fred que s’extén sobre un ampli territori. L’onada de calor seria el mateix que l’anterior però ambuna invasió d’aire molt càlid.

Encara que els efectes de cadascuna de les onades són clarament diferents, hi ha unes característiques comunes:

• L’origen; les onades de fred o calor es relacionen amb l’expansió de masses d’aire fred,  calent que provoquen el desplaçament de masses d’aire polars i àrtiques o tropicals, des dels seus llocs d’origen fins a latituds inferiors o superiors.
• Durada breu; el seu desenvolupament no sol ser superior a 3-4 dies, tot i que excepcionalment poden allargar-se una setmana o més temps si l’episodi és molt potent.
• Extensió territorial: afecten amplis espais geogràfics, normalment el que queda sota el radi d’acció de la  configuració sinòptica que causa l’episodi.
• Registres atmosfèrics extrems: el desenvolupament d’aquests episodis fa que es produeixin les temperatures més baixes o altes, però també poden comportar nevades abundants en el cas de les onades de fred o pluges escasses i valors mínims d’humitat relativa.

La potencia dels centres d’acció situats sobre els llocs d’origen de les masses d’aire que es veuen implicades en aquests processos atmosfèrics o les característiques topogràfiques dels territoris que generen les masses d’aire, determinen la pròpia intensitat de les adveccions fredes o calentes. En el quadre adjunt es mostra la relació entre l’origen demasses d’aire i la gènesi dels processos.

A  l’hemisferi nord, les onades de fred es donen de manera més freqüent entre els mesos de novembre i març. Les onades de calor es produeixen entre els mesos de juliol i agost. A l’hemisferi sud el calendari s’inverteix.

Les onades de fred poden ocasionar greus danys a països de latituds mitjanes, sobretot en aquells on el fred és un agent poc extrem en les condicions climàtiques normals. Per exemple als països de l’Europa Mediterrània, al sud del Brasil, Índia, on les conseqüències són molt negatives per a l’agricultura i altres activitats econòmiques especialment si el fenomen ocasiona fortes precipitacions de neu.

Les onades de calor poden afectar seriosament l’Europa Meridional i Central (episodi 2003) per l’acció de masses sub-saharianes, a l’Àsia el Pakistan i el nord-oest de l’Índia i a Amèrica del Nord els estats de la plana central per expansió de masses tropicals de la zona del Mèxic. Els perills associats a les temperatures altes suposar greus danys l’agricultura, incrementar la mortalitat de les persones exposades a altes temperatura i de les mes vulnerables i fan incrementarmolt el risc d’incendi forestal.