Obwohl das Tal des Todes nur wenige hundert Kilometer vom Pazifischen Ozean entfernt liegt, ist es eine der trockensten Gegenden der Erde. Dies liegt daran, dass sich die feuchten Winde auf ihrem Weg vom Pazifik an fünf Bergrücken abregnen, bevor sie über das Gebiet des Parks ziehen können. Das Death Valley ist außerdem eine der heißesten Gegenden Amerikas. Am 10. Juli 1913 wurde bei Greenland Ranch (heute bekannt als Furnace Creek Ranch) vom National Weather Service eine Temperatur von 56,7 °C (134 °F) gemessen, welche die bisher höchste auf der Erde gemessene Temperatur darstellt. Am 12. Juli 2012 wurde im Death Valley mit 41,7 °C (107 °F) die wärmste nächtliche Tiefsttemperatur gemessen; der gleiche Wert wurde vorher nur einmal erreicht, nämlich am 27. Juni 2012 am Khasab-Flughafen in Oman.

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