Los efectos de la topografía sobre el clima de una región determinada son poderosos. Las cadenas montañosas crean barreras que alteran los patrones de viento y precipitación. Las características topográficas, como los cañones estrechos, canalizan y amplifican los vientos. Las montañas y las mesetas están expuestas a las temperaturas más frías de las altitudes más altas. La orientación de las montañas al sol crea microclimas distintos en áreas como los Alpes, donde pueblos enteros permanecen a la sombra durante la mayor parte de la temporada de invierno.
La topografía afecta la lluvia y las nevadas
Las montañas juegan un papel importante en los patrones de precipitación. Las barreras topográficas, como montañas y colinas, fuerzan a los vientos dominantes hacia arriba y sobre sus laderas. A medida que sube el aire, también se enfría. El aire más frío es capaz de contener menos vapor de agua que el aire más caliente. A medida que el aire se enfría, este vapor de agua se ve obligado a condensarse, depositando lluvia o nieve en las pendientes de barlovento. Las montañas en el oeste de los Estados Unidos, como la Sierra Nevada, atrapan la humedad que viaja desde el Océano Pacífico en sus flancos occidentales, donde de otra manera podría haber pasado sin obstáculos. Esto crea un efecto conocido como sombra de lluvia en sus lados de sotavento (protegidos), donde el aire contiene muy poca humedad. La mayoría de los grandes desiertos de latitudes medias del mundo se encuentran en sombras de lluvia.
La topografía crea vientos regionales distintivos
Las barreras montañosas también crean y canalizan los vientos regionales, un elemento importante del clima. A medida que el viento desciende por las laderas de sotavento, el aire se comprime, volviéndose más denso y cálido. Pueden producirse vientos fuertes, como los poderosos e inusualmente cálidos vientos Chinook que fluyen por el lado este de las Montañas Rocosas. En las regiones árticas, el aire seco extremadamente denso se extrae de los bordes de las capas de hielo por gravedad. Estos vientos impetuosos se conocen como vientos catabáticos o de gravedad. Los pasos de montaña también actúan como embudos naturales y aumentan la velocidad del viento. En California, los vientos de Santa Ana que soplan en los desiertos se ven reforzados por estas rupturas. El viento sopla con más fuerza cuando la topografía lo fuerza a través de una abertura estrecha, y en estos lugares se pueden encontrar muchos parques eólicos.
Elevaciones más altas y temperaturas más frías
La tierra en elevaciones más altas, como montañas o mesetas, es naturalmente más fría debido a un fenómeno conocido como tasa de caída ambiental. Observado por primera vez por el explorador y naturalista Alexander von Humboldt, el aire se enfría a 3.5 grados Fahrenheit por cada 1,000 pies de elevación. Esto es el equivalente a viajar cientos de millas al norte y crea un clima complejo de las Tierras Altas con una gran diversidad. En el suroeste de Estados Unidos, los desiertos se encuentran en la base de las montañas que están coronadas por grandes bosques de pinos Ponderosa debido a los efectos de la elevación.
Orientación de la topografía y los microclimas
La orientación de las pendientes en relación con el sol tiene un profundo efecto sobre el clima. En el hemisferio norte, las laderas orientadas al sur son más soleadas y albergan comunidades ecológicas completamente diferentes que las laderas orientadas al norte. El lado sur de una montaña puede experimentar condiciones primaverales semanas o incluso meses antes que su lado norte. Donde hay nieve o glaciares durante todo el año, se nutren de la sombra que brindan las laderas orientadas al norte y al oeste. En regiones montañosas como los Alpes en Europa, pueblos enteros pueden quedar a la sombra durante meses en invierno, solo para emerger nuevamente en la primavera. En tales comunidades, es común tener un día festivo para marcar la reaparición del sol.