De effecten van topografie op het klimaat van een bepaalde regio zijn krachtig. Bergketens creëren barrières die wind- en neerslagpatronen veranderen. Topografische kenmerken zoals smalle ravijnen kanaal en versterken wind. Bergen en plateaus worden blootgesteld aan de koelere temperaturen van grotere hoogten. De oriëntatie van de bergen op de zon zorgt voor duidelijke microklimaten in gebieden zoals de Alpen, waar hele dorpen het grootste deel van het winterseizoen in de schaduw blijven.
Topografie beïnvloedt regen en sneeuwval
Bergen spelen een belangrijke rol in neerslagpatronen. Topografische barrières zoals bergen en heuvels dwingen de heersende winden op en over hun hellingen. Als lucht stijgt, koelt het ook af. Koelere lucht kan minder waterdamp bevatten dan warmere lucht. Als de lucht afkoelt, wordt deze waterdamp gedwongen te condenseren, waardoor regen of sneeuw op loefhellingen neerslaat. Bergen in het westen van de Verenigde Staten, zoals de Sierra Nevada, houden vocht vast dat van de Stille Oceaan naar hun westelijke flanken reist, waar het anders ongehinderd zou zijn gepasseerd. Dit creëert een effect dat bekend staat als een regenschaduw op hun lijwaartse (beschermde) zijden, waar de lucht zeer weinig vocht bevat. De meeste van 's werelds grote woestijnen op de middelste breedtegraad bevinden zich in regenschaduwen.
Topografie creëert onderscheidende regionale winden
Bergbarrières creëren en leiden ook regionale winden, een belangrijk klimaatelement. Als de wind de lijwaartse hellingen afdaalt, wordt de lucht samengedrukt en wordt hij dichter en warmer. Sterke winden kunnen het gevolg zijn, zoals de krachtige en ongebruikelijk warme Chinook-winden die langs de oostelijke kant van de Rocky Mountains stromen. In arctische gebieden wordt extreem dichte droge lucht door de zwaartekracht van de randen van ijskappen getrokken. Deze krachtige ruisende winden staan bekend als katabatische of zwaartekrachtwinden. Bergpassen fungeren ook als natuurlijke trechters en verhogen de windsnelheden. In Californië worden de Santa Ana-winden die door de woestijnen waaien versterkt door deze pauzes. Wind waait sterker wanneer hij door topografie door een nauwe opening wordt gedwongen, en op deze locaties zijn veel windparken te vinden.
Hogere hoogtes en koelere temperaturen
Land op grotere hoogte, zoals bergen of plateaus, is van nature koeler vanwege een fenomeen dat bekend staat als de milieuvervalsnelheid. Voor het eerst waargenomen door de ontdekkingsreiziger en natuuronderzoeker Alexander von Humboldt, koelt de lucht af tot 3,5 graden Fahrenheit voor elke 1000 voet hoogtewinst. Dit komt overeen met honderden kilometers naar het noorden reizen en zorgt voor een complex klimaat in de Hooglanden met een grote diversiteit. In het zuidwesten van Amerika liggen woestijnen aan de voet van bergen die zijn bedekt met grote Ponderosa-dennenbossen vanwege de effecten van hoogte.
Oriëntatie van topografie en microklimaten
De oriëntatie van hellingen ten opzichte van de zon heeft een diepgaand effect op het klimaat. Op het noordelijk halfrond zijn hellingen op het zuiden zonniger en ondersteunen ze totaal andere ecologische gemeenschappen dan hellingen op het noorden. De zuidkant van een berg kan weken of zelfs maanden eerder dan de noordkant in de lente komen. Waar het hele jaar door sneeuw of gletsjers bestaan, worden ze gevoed door de schaduw die wordt geboden door hellingen op het noorden en westen. In bergachtige streken zoals de Alpen in Europa kunnen hele dorpen in de winter maandenlang in de schaduw staan, om in het voorjaar weer tevoorschijn te komen. In dergelijke gemeenschappen is het gebruikelijk om een vakantie te vieren om de terugkeer van de zon te markeren.