La toundra est l'une des régions les plus froides de la planète, avec une température moyenne de 16 degrés Fahrenheit. Plusieurs facteurs clés aident les géologues et les environnementalistes à déterminer les conditions d'une toundra. Le système Koppen classe une toundra comme Dfc. Le "D" se rapporte au climat neigeux de la toundra. Le "f" signifie des précipitations suffisantes toute l'année, et le "c" indique que moins de quatre mois ont des températures moyennes supérieures à 50 degrés Fahrenheit, ou 1 degré sur l'échelle Celsius. Les précipitations sont rares et principalement de neige, avec pas plus de 18 pouces par an. Il y a des toundras dans le nord de l'Europe, en Russie, dans certaines parties de l'Alaska et dans le nord du Canada, le tout près du cercle polaire arctique.
Une toundra se forme parce que la zone absorbe plus de dioxyde de carbone qu'elle n'en produit. La toundra est l'un des trois principaux puits de dioxyde de carbone de la Terre. Les plantes indigènes de la région de la toundra ne subissent pas un cycle photosynthétique régulier. Ils absorbent l'oxygène pendant les courts mois d'été mais gèlent rapidement pendant l'hiver et piègent le dioxyde de carbone. Normalement, les plantes dégagent du dioxyde de carbone lorsqu'elles se décomposent, mais dans la toundra, elles subissent un phénomène appelé pergélisol. Les scientifiques ont découvert des plantes millénaires gelées dans le pergélisol de la toundra.
La latitude nord et le climat exceptionnellement froid créent la structure unique du sol de la toundra. Le pergélisol est une couche du sol terrestre qui gèle toute l'année. Les animaux des régions de la toundra ne peuvent s'enfouir à la surface, comme le font tant d'autres espèces dans les climats plus chauds. Le pergélisol agit comme une barrière, n'offrant aucun abri contre les vents et les températures rigoureux. Seule une partie de la couche arable dégèle pendant les mois d'été, et le sol inférieur reste biologiquement inactif.
Plusieurs plantes et animaux se sont adaptés à la toundra et à ses conditions difficiles. Les plantes en coussin comme la mousse, les bruyères et le lichen poussent dans des dépressions rocheuses chaudes où il y a un abri contre les vents violents. Cela crée un fond détrempé recouvert de marais et de lacs marécageux. Cela fait également de la toundra un environnement riche en insectes, abritant des espèces de moustiques, de mouches et de moucherons. De plus gros animaux comme les chèvres de montagne, les renards et les caribous se sont adaptés pour vivre dans les terres arides et stériles de la toundra.
