Effektene av topografi på klimaet i en hvilken som helst region er kraftige. Fjellkjeder skaper barrierer som endrer vind og nedbørsmønstre. Topografiske trekk som smale juvkanaler kanaliserer og forsterker vind. Fjell og platåer utsettes for de kjøligere temperaturene i høyere høyder. Orienteringen av fjell mot solen skaper tydelige mikroklima i områder som Alpene, der hele landsbyene forblir i skyggen det meste av vintersesongen.
Topografi påvirker regn og snøfall
Fjell spiller en viktig rolle i nedbørsmønstre. Topografiske barrierer som fjell og åser tvinger rådende vind opp og over bakken. Når luften stiger, avkjøles den også. Kjøligere luft er i stand til å holde mindre vanndamp enn varmere luft. Når luften avkjøles, blir denne vanndampen tvunget til å kondensere, og legger ned regn eller snø i bakkene. Fjell i det vestlige USA som Sierra Nevadas fanger fuktighet som reiser utenfor Stillehavet på sine vestlige flanker, hvor det ellers kan ha passert uhindret. Dette skaper en effekt som kalles en regnskygge på deres side (beskyttede) sider, hvor luften inneholder veldig lite fuktighet. De fleste av verdens store ørkener i midten av breddegraden ligger i regnskygger.
Topografi skaper markante regionale vinder
Fjellbarrierer skaper og trakter også regionale vinder, et viktig element i klimaet. Når vinden kommer nedover bakken, komprimerer luften seg og blir mer tett og varm. Det kan oppstå sterke vinder, for eksempel de kraftige og lite varme Chinook-vindene som strømmer nedover østsiden av Rocky Mountains. I arktiske regioner blir ekstremt tett tørr luft trukket ut av kantene på isarkene av tyngdekraften. Disse kraftige brusende vindene er kjent som katabatiske eller gravitasjonsvinder. Fjellpass fungerer også som naturlige trakter og øker vindhastigheten. I California forsterkes Santa Ana som blåser av ørkenene av disse pausene. Vind blåser sterkere når den tvinges av topografi gjennom en smal åpning, og mange vindparker finnes på disse stedene.
Høyere høyder og kjøligere temperaturer
Land på høyere høyder, for eksempel fjell eller platåer, er naturlig kjøligere på grunn av et fenomen som kalles miljøforfall. Først observert av utforskeren og naturforskeren Alexander von Humboldt, avkjøles luft ved 3,5 grader Fahrenheit for hver 1000 fot høydeøkning. Dette tilsvarer å reise hundrevis av mil nordover, og skaper et komplekst høylandsklima med stort mangfold. I Amerikas sørvest ligger ørkener ved foten av fjell som er toppet med flotte Ponderosa furuskog på grunn av virkningene av høyde.
Orientering av topografi og mikroklima
Skråningenes orientering i forhold til solen har en dyp effekt på klimaet. På den nordlige halvkule er sørvendte bakker solrikere og støtter helt andre økologiske samfunn enn nordvendte bakker. Sørsiden av et fjell kan oppleve vårforhold uker eller måneder foran nordsiden. Der det eksisterer snø hele året eller isbreer, blir de næret av skyggen fra nord- og vestvendte bakker. I fjellrike regioner som Alpene i Europa, kan hele landsbyene støpes i skyggen i flere måneder om vinteren, bare for å dukke opp igjen om våren. I slike samfunn er det vanlig å ha en ferie for å markere at solen kommer tilbake.