Il modo in cui le montagne modellano il clima è noto come effetto orografico, che descrive come le masse d'aria cambiano mentre salgono e scendono lungo i fianchi delle montagne. Il lato sottovento di una montagna è spesso associato all'aria calda e secca. Le ombre della pioggia si creano sui pendii sottovento delle catene montuose, determinando deserti o altri climi caratterizzati da scarse precipitazioni. Ciò influisce anche sulla fase del ciclo dell'acqua di condensazione e sulla fase del ciclo dell'acqua di precipitazione.
Temperatura e umidità
Per capire cosa succede all'aria del pendio sottovento, è necessario avere un'idea di cosa succede all'aria quando si raffredda e si riscalda. L'umidità relativa (RH) misura la quantità di vapore acqueo, o umidità, nell'aria in relazione alla quantità di umidità che l'aria potrebbe trattenere a una data temperatura. Pertanto, un'umidità relativa del 40% significa che l'aria contiene il 40% dell'umidità che potrebbe contenere alla sua temperatura attuale.
Quando l'UR raggiunge il 100 percento, si dice che l'aria abbia raggiunto la sua saturazione, o rugiada, punto e condensa si verificheranno sotto forma di rugiada, nebbia, pioggia o altre precipitazioni. Poiché l'aria fredda non può trattenere tanta umidità quanto l'aria calda, il punto di rugiada viene raggiunto più rapidamente quando l'aria calda si raffredda.
Sopravvento e Sottovento
Le montagne hanno due lati: sopravvento e sottovento. Il lato sopravvento è rivolto verso il vento e in genere riceve aria calda e umida, spesso proveniente dall'oceano. Quando il vento colpisce una montagna, viene forzato verso l'alto e inizia a raffreddarsi. L'aria fresca raggiunge il punto di rugiada più rapidamente e il risultato sono pioggia e neve.
Tuttavia, quando l'aria raggiunge la cresta della montagna e scende lungo il pendio sottovento, ha perso gran parte della sua umidità sul lato sopravvento. Anche l'aria sottovento si riscalda durante la discesa, abbassando ulteriormente l'umidità. Un esempio di questo effetto è il Monumento Nazionale della Valle della Morte in California. La Death Valley si trova sul lato sottovento delle montagne della Sierra Nevada, ed è uno dei luoghi più secchi e caldi della Terra.
Venti Chinook
L'effetto orografico crea aria più fresca che sale dal lato sopravvento delle montagne e aria più calda che scende dal lato sottovento. Spesso, quando l'aria sottovento scende lungo il pendio, si riscalda in modo piuttosto drammatico e rapido. Tale rapido riscaldamento e asciugatura dell'aria può produrre venti molto forti noti come venti di Chinook o Foehn.
Si verificano quando le catene montuose sono ad angolo retto rispetto ai venti prevalenti, come nella Sierra Nevada del Nord America o nelle Alpi in Europa. I venti del pendio sottovento possono aumentare la temperatura fino a 1 grado Celsius per ogni 100 metri di dislivello (5,5 gradi Fahrenheit per 1.000 piedi). In Canada, i venti invernali Chinook, o "mangia neve", portano temperature in rapido aumento che sciolgono rapidamente la neve.
Ombre di pioggia
Un altro aspetto dell'effetto orografico è la creazione di ombre di pioggia sul lato sottovento delle montagne. Le ombre della pioggia sono più prevalenti quando il lato sopravvento di una montagna è ripido, e quindi l'aria calda si raffredda più rapidamente su una distanza più breve creando più precipitazioni sul lato sopravvento. Pertanto, l'aria sottovento è ancora più secca poiché l'aria satura ha perso la sua umidità più rapidamente sul lato sopravvento.
Un esempio di questo effetto è visto negli Appalachi degli Stati Uniti orientali. L'aria umida si raffredda a una velocità normale di 6 gradi Celsius per ogni 1.000 metri di dislivello (3 gradi Fahrenheit per 1.000 piedi). Negli Appalachi, tuttavia, il tasso di caduta umido è maggiore del 40 percento, e quindi il lato occidentale, o sottovento, delle montagne riceve molto meno precipitazioni.