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Le climat de Sliven est continental, avec des hivers froids et des étés chauds.
La ville est située dans l'est de la Bulgarie, à 90 km de la mer, dans la limite nord de la plaine thrace, à une altitude comprise entre 200 et 300 mètres, et à une courte distance des montagnes, c'est-à-dire la partie orientale des montagnes des Balkans (en particulier, le massif appelé Sinite Kamani).
Parfois, lorsque de différentes masses d'air entrent en collision, un vent fort peut souffler.
L'hiver est froid. Dans les périodes où l'atmosphère est stable, il peut y avoir des jours froids et brumeux. Il y a des périodes douces, avec des maximales de 15 °C et plus, mais aussi des vagues de froid, pendant lesquelles la température peut chuter jusqu'à -10/-12 °C ou même au-dessous. Le record de froid est de -15 °C, enregistré quelques fois, par exemple en janvier 2010.
L'été est chaud et ensoleillé, bien que des orages puissent parfois éclater pendant l'après midi.
En raison de l'altitude, Sliven est un peu moins chaud que d'autres villes de la région, cependant, même ici, il peut y avoir des périodes très chaudes, avec des maximales de 35 °C ou plus. Le record de chaleur est de 42 °C, enregistré en juillet 2000 et en juillet 2007.
La température moyenne du mois le plus froid (janvier) est de 3,1 °C, celle du mois le plus chaud (août) est de 25,3 °C. Voici les températures moyennes (de la période 2002-2013).

Les précipitations totalisent 585 mm par an : elles sont donc à un niveau intermédiaire. Dans les mois les moins pluvieux (mars, septembre) il tombe 30 mm de pluie, dans les plus pluvieux (mai, juin) il tombe 65 mm. Voici les précipitations moyennes.

Il y a en moyenne environ 2 440 heures de soleil par année. Voici la moyenne des heures d'ensoleillement par jour.

Quand partir

Les meilleurs moments pour visiter Sliven sont le printemps et l'automne, soit de mi-mai à mi-juin, quand il faut être prêts à quelques orages de l'après-midi, et de mi-septembre à mi-octobre, une période un peu plus fraîche mais aussi plus sèche. En été, la chaleur est parfois supportable, tandis que d'autres fois, surtout en juillet et août, elle peut être intense.