尼罗河流域跨纬度35，南北气候迥然不同，呈现明显的纬度地带性，同时非地带性因素(主要是地形)也在一定程度上影响气候带的分布。
位于流域东南部的埃塞俄比亚高原，由于地形隆起，气候出现垂直带谱，并具有干湿季分明的特点。夏季，北非和阿拉伯半岛上空属低压带，南印度洋吹来的东南信风越过赤道转为西南风，与来自几内亚湾的湿热气流合并为强大的西南气流，沿高原迎风坡抬升，形成7—9月的“大雨期”。冬季，高原盛行来自西南亚大陆干燥的东北风，形成l0月至翌年2月的干季。3～4月，苏丹位于低压中心，从印度洋面吸引一股湿润气流，在高原大部分地区形成“大雨期”前的“小雨期”。高原年平均降雨量1000—2000mm，是尼罗河流域最重要的降雨中心。
流域南部，东非高原西北部不仅受来自几内亚湾湿润气流的影响，而且由于地处赤道湖区，太阳辐射强烈，对流旺盛，因此雨量充沛，年平均降雨量1200～1300mm，季节分配也较均匀：月平均降雨量最多不超过180～200mm，最少不低于50～60mm，没有明显的干季，相对湿度约为70％，这是尼罗河流域的另一个降雨中心。
由尼穆莱往北，雨季缩短，雨量递减，等雨线基本上呈纬向分布。苏丹南部雨季出现在4～10月，中北部则限于7～8月。喀土穆年雨量不足200mm，而栋古拉—开罗之间年雨量更在25mm以下，阿西尤特以南经常终年无雨。由于受地中海式气候的影响，自开罗起北至沿海，年雨量从25mm渐增至200mm，降雨多在冬季。
由于尼罗河流经广大的沼泽和沙漠区，流域内降雨绝大部分耗于蒸发，径流系数仅0．06，径流深度也很小，仅28mm，各河段的多年平均径流量变化量很大。流域年径流量绝大部分来自干湿季分明的埃塞俄比亚高原，因此就全流域而言，径流年内分配也很不均匀。索巴特河口以上，由于有众多湖泊以及广大沼泽调节，全年流量比较稳定，但索巴特河以下，包括索巴特河在内的尼罗河干、支流每年则呈现明显的洪水期和枯水期，8～10月水量最丰，占全年水量的70％，2～4月为枯水期，洪峰愈往北愈推迟。尼罗河流域地表径流年际变化很大，有丰水年和枯水年之分。据记载，1978年曾达1510亿m3，而1913年仅420亿m3。就流量而言，1878年9月最大洪水流量达13500m3／s；1922年5月最小枯水流量仅275m3／s。
尼罗河是条多沙河流，泥沙主要来自青尼罗河。埃及阿期旺的多年平均输沙量为1．34亿t，平均含沙量约1.6kg／m3，最大可达5～6kg／m3。
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