地质地貌。南京的地质在全国大地构造单元上属扬子古陆的北部边缘,基底主要是轻变质的片岩和变质的火山岩,同位素年龄约在8.64亿一10.31亿年。基底上的沉积盖层约8000-9000米,为震旦系至第四系沉积物。地貌属宁镇扬山地,低山、丘陵、岗地约占全市总面积的60.8%,平原、洼地及河流湖泊约占39.2%。低山、丘陵之间或两侧多是地势低平的河谷平原和滨湖平原,沿长江有沿江洲地和江心洲地,其海拔均不到10米。长江以北是老山山脉、滁河河谷平原、大片岗地和零星丘陵。长江以南大致可分为3个区域。北部,从沿江到主城区周围,钟山、牛首山、云台山等依次排列,海拔大致在200-400多米;钟山主峰北高峰,海拔448.9米,是宁镇山脉最高峰,其延伸入城内的钟山余脉,自东向西隆起,由富贵山、九华山、鸡笼山、鼓楼岗、五台山和清凉山组合成南北分水岭,北侧为金川河流域,南侧属秦淮河流域。中部,从主城区以南到溧水永阳之间,是一构造完整的山间盆地,宁镇山脉、横山和东庐山、牛首山和云台山、茅山环峙四周,海拔在250-400米;秦淮河由南向北贯穿盆地,两侧形成海拔5-10米低平的河谷平原;在山地和平原之间,分布着海拔20-60米的黄土岗地。南部,溧水区南部和高淳区全境,地势东高西低,海拔仅为5-10米的石白湖和固城湖滨湖平原位于西部,东部为海拔20-40米的黄土岗地;该区域中部,茅山向南延伸的余脉形成海拔约100米的分水岭,东侧为太湖流域,西侧属水阳江、青弋江流域。
气候。南京具有典型的北亚热带湿润气候特征,四季分明,雨水充沛,春秋短、冬夏长,年温差较大。自1905年有气象记录以来,气温经历先上升再下降又上升的变化。冬季常年以东北风为主,1月平均气温2.7℃,极端日最低气温一14.0℃,出现在1955年1月6日;夏季以东南风为主,7月平均气温28.1℃,极端日最高气温43.0℃,出现在1934年7月13日。大于0.1毫米的降水日数113.7天,极端最多年降水日数160天,出现在1957年;年均降水量1090.4毫米,极端最多年降水量1825.8毫米,出现在1991年。
2023年,南京市平均气温偏高,高温日数偏少;降水量接近常年,但是汛期内短时强降水和区域性暴雨天气多发频发;日照时数略偏多;气候年景总体评价为一般。年平均气温16.5(六合站、溧水站)-17.8(高淳站)℃,与常年同期相比,溧水偏高0.1℃,其他站显著偏高0.6(六合站、浦口站)-0.9(高淳站)℃。年降水量1009.5(高淳站)-1276.8(南京站)毫米,与常年同期相比,南京站(江宁站)略偏多1.2成,高淳站偏少2.2成,其他站基本持平。年降水时空分布不均,冬季、春季和秋季降水均偏少,12月和夏季大部分地区降水偏多。年日照总时数2087.3(南京站)—2296.1(溧水站)小时,与常年同期相比,略偏多0.8(南京站)—2.2(浦口站)成。年雾日数为8(南京站)—48(六台站)天,主要出现在秋季以及12月。有1个台风(5号台风“杜苏芮”)外围影响南京。
重要天气气候事件。2023年,南京市重要的天气气候事件包括冷空气和寒潮、暴雨、高温、强对流、梅雨和雾。(1)冷空气和寒潮。有16次较明显的冷空气过程,其中有6次全市大部分地区达到寒潮标准。特别是12月中下旬一次寒潮天气,过程最低气温创1992年以来冬季最低气温。(2)暴雨。有9次区域性暴雨天气过程,主要集中在6月(3次)和7月(3次)。暴雨过程的特征主要表现为区域广、强度大,持续时间长。特别是7月17日全市56站不到10小时的累计雨量超过100毫米,13站超过150毫米,其中淳化站(264.2毫米)、汤山园博园站(213.8毫米)超过200毫米。(3)高温。浦口站、高淳站为历史同期第三高,南京站(江宁站)为历史同期第四高。春季、秋季气温显著偏高。年高温日数7(溧水站)—16(高淳站)天,各站较常年偏少3.0(六合站)—11.0(溧水站)天。(4)强对流。强对流天气多发,出现20次以雷暴大风、短时强降水为主要特征的强对流天气。6月10日的飑线过程,全市3个自动气象站测得极大风力达11级(三桥南塔站29.5米/秒、建邺江心洲站28.7米/秒、鼓楼下关站28.5米/秒),7站风力达10级,13站风力达9级,29站风力达8级。7月19日强对流天气过程的最大小时雨强112.1毫米(建邺双闸站)。(5)梅雨。6月17日入梅,较常年(6月19日)正常略早。7月23日出梅,较常年(7月13日)偏晚。梅雨期37天,较常年(24—25天)偏长。梅雨量303.2(高淳站)—600.9(溧水站)毫米,与常年相比,高淳站正常略偏多,其他地区偏多4成(江宁站)—1.1倍(溧水站)。梅雨期降水主要特征为持续时间长、降水总量大、强降水过程多,期间共出现8次区域性强降水天气过程。(6)雾。年全市雾日数为8(南京站)—48(六合站)天,其中南京站(江宁站)、浦口站的年雾日数在10天以内,其他站超过20天。大雾天气主要出现在秋季以及12月,其中12月27—31日出现持续雾霾天气,涉及范围大、影响程度深、持续时间长。特别是28—29日全市部分地区出现能见度不足100米、局部不足50米的强浓度或特强浓雾,部分高速公路实行特级(道路封闭)交通管制措施。
土壤。南京土壤类型主要有地带性土壤和耕作土壤2种。地带性土壤在南京北部、中部地区为黄棕壤,在南部与安徽接壤处为红壤。经人为耕作形成的耕作土壤以水稻土为主,并有部分黄刚土和菜园土。土壤分布随地形起伏、水文条件呈现出一定规律,可分为低山丘陵区、岗地区和平原地区三大类。据1980年至1987年全国第二次土壤普查结果显示,南京境内土壤分为7个土类、13个亚类、30个土属和66个土种,总面积41.63万公顷。
动植物资源。2021年10月以来,南京市生物多样性本底调查记录物种3672个,其中陆生维管植物1742种,陆生脊椎动物410种,陆生昆虫699种,水生生物712种,大型真菌179种,包括长江江豚、青头潜鸭等国家重点保护野生动植物物种92种(包括国家一级重点保护物种长江江豚、青头潜鸭,国家二级重点保护物种秤锤树、中华虎凤蝶等)。玄武湖明城墙基部发现世界城市环境中天然更新的最大水杉小树及最大种群,在紫金山南麓发现城市森林中天然更新的最大南方红豆杉种群。
水资源。南京地处长江下游,长江自西南向东北斜贯市境,长约93千米,东距入海口300多千米。秦淮河自南向北奔流而来,是南京的母亲河;玄武湖、莫愁湖是镶嵌在主城区的两颗明珠。全市水域面积占全市总面积11.4%。河湖水系主要属于长江水系,仅在六合区北部流入高邮湖、宝应湖的河流属淮河水系。长江水系包括江南的秦淮河水系,江北的滁河水系,由沿江两岸独流入江的小河流形成的沿江水系,由石臼湖和固城湖组成的两湖水系,以及高淳东部的西太湖水系。地下水资源丰富且水质优良,江宁的汤山、江浦的汤泉、浦口的珍珠泉等尤为闻名。
矿产资源。南京矿产资源丰富,发现的矿产主要有铁、铜、铅、锌、锶、硫铁、白云石、石灰石、石膏、黏土等58种,其中探明储量的35种,其中17种矿产保有储量占全省60%以上,有4种矿产在国内处于领先地位,分别为锶矿、凹凸棒石黏土、玄武矿、石膏矿。南京的矿产主要集中在4个成矿区带,即江浦—六合铁、铜成矿带,宁镇铁、铜、硫多金属成矿带,宁芜铁、铜、硫成矿区,溧水铁、铜成矿区。地热资源比较丰富,有汤山地热田和汤泉地热田。