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La forma en que las montañas dan forma al clima se conoce como el efecto orográfico, que describe cómo cambian las masas de aire a medida que ascienden y descienden por las laderas de las montañas. El lado de sotavento de una montaña a menudo se asocia con aire cálido y seco. Las sombras de la lluvia se crean en las laderas de sotavento de las cadenas montañosas, lo que resulta en desiertos u otros climas caracterizados por bajas precipitaciones. Esto afecta el paso del ciclo del agua de condensación y el paso del ciclo del agua de precipitación también.
Temperatura y humedad
Para comprender lo que le sucede al aire de sotavento, es necesario tener una idea de lo que le sucede al aire cuando se enfría y se calienta. La humedad relativa (HR) mide la cantidad de vapor de agua, o humedad, en el aire en relación con la cantidad de humedad que el aire puede contener a una temperatura dada. Por lo tanto, una HR del 40 por ciento significa que el aire contiene el 40 por ciento de la humedad que podría contener a su temperatura actual.
Cuando la HR alcanza el 100 por ciento, se dice que el aire ha alcanzado su saturación, o punto de rocío, y se producirá condensación en forma de rocío, niebla, lluvia u otra precipitación. Como el aire frío no puede retener tanta humedad como el aire caliente, el punto de rocío se alcanza más rápidamente cuando el aire caliente se enfría.
Barlovento y sotavento
Las montañas tienen dos lados: barlovento y sotavento. El lado de barlovento se enfrenta al viento y generalmente recibe aire cálido y húmedo, a menudo de un océano. Cuando el viento golpea una montaña, es forzado hacia arriba y comienza a enfriarse. El aire frío alcanza su punto de rocío más rápidamente, y el resultado es lluvia y nieve.
Sin embargo, a medida que el aire alcanza la cima de la montaña y desciende por la pendiente de sotavento, ha perdido gran parte de su humedad en el lado de barlovento. El aire lateral de sotavento también se calienta a medida que desciende, reduciendo la humedad aún más. Un ejemplo de este efecto es el Monumento Nacional Death Valley en California. Death Valley está ubicado en el lado de sotavento de las montañas de Sierra Nevada, y es uno de los lugares más secos y cálidos de la Tierra.
Vientos Chinook
El efecto orográfico crea aire más frío que sube por el lado de barlovento de las montañas y aire más cálido que baja por el lado de sotavento. A menudo, a medida que el aire de sotavento desciende por la pendiente, se calienta de manera espectacular y rápida. Tal calentamiento y secado rápidos del aire pueden producir vientos muy fuertes conocidos como vientos Chinook o Foehn.
Ocurren cuando las cadenas montañosas están en ángulo recto con los vientos dominantes, como en las Sierra Nevadas de América del Norte o los Alpes en Europa. Los vientos de pendiente de sotavento pueden elevar la temperatura hasta 1 grado Celsius por cada caída de elevación de 100 metros (5.5 grados Fahrenheit por 1,000 pies). En Canadá, los vientos de invierno Chinook o "comedores de nieve" traen temperaturas que aumentan rápidamente y derriten rápidamente la nieve.
Sombras de lluvia
Otro aspecto del efecto orográfico es la creación de sombras de lluvia en el lado de sotavento de las montañas. Las sombras de la lluvia son más frecuentes cuando el lado de barlovento de una montaña es empinado, y por lo tanto el aire cálido se enfría más rápidamente en una distancia más corta creando más precipitación del lado de barlovento. Por lo tanto, el aire del lado de sotavento es aún más seco ya que el aire saturado perdió su humedad más rápidamente en el lado de barlovento.
Un ejemplo de este efecto se ve en los Apalaches del este de los Estados Unidos. El aire húmedo se enfría a una velocidad de lapso normal de 6 grados centígrados por cada elevación de elevación de 1,000 metros (3 grados Fahrenheit por 1,000 pies). Sin embargo, en los Apalaches, la tasa de lapso húmedo es un 40 por ciento mayor, y por lo tanto, el lado oeste o sotavento de las montañas recibe mucha menos precipitación.