La météorologie de la montagne est un sujet complexe car les montagnes (ou collines) bloquent la circulation générale des masses d'air et engendrent des modifications significatives du temps local par rapport au temps en plaine en amont. Ainsi, en France, par flux de nord-ouest, le temps peut être beau et frais en plaine (après que la traîne s'est affaissée) tandis qu'en montagne, de gros cumulus se formeront, bloquant la masse d'air post-frontale et déclenchant des giboulées de neige. Réciproquement, par régime de sud-ouest annonçant l'arrivée d'un front chaud, le temps peut être pluvieux en plaine tandis qu'en montagne, le temps est « splendide » (mais pour ne pas durer) à cause d'un effet de fœhn.
Les massifs montagneux génèrent également des différences climatiques significatives à quelques kilomètres de distance, de sorte que la végétation et le temps peuvent varier considérablement d'un versant à l'autre. La montagne est aussi un lieu d'activités privilégié pour les alpinistes et randonneurs. Elle l'est aussi pour le vol à voile et le vol libre car de forts courants ascendants se forment. Les pratiquants de la montagne (randonneurs et alpinistes) se font souvent surprendre par des changements de temps brutaux alors qu'ils ne sont pas préparés. Beaucoup d'accidents se produisent aussi en vol de montagne et cela est particulièrement vrai pour les pilotes amateurs d'avions à moteur léger qui ont une moindre compréhension de la météorologie en montagne.
Les prévisions météo données au grand public sont en général de peu de valeur en ce qui concerne les pratiquants de la montagne. Par exemple, en quelques dizaines de secondes, un présentateur ne maîtrisant pas son sujet va présenter la météorologie de la France tout entière, sans aucune discussion sur les particularités locales et les informations pertinentes pour l'endroit. Il convient donc de se renseigner auprès de services spécialisés en ce qui concerne les prévisions météo de montagne.
Historique Occupation humaine des montagnes Villages de montagne vignette|Rigaud dans les Alpes-Maritimes (France). La montagne a longtemps été considérée comme un milieu hostile à cause des conditions extrêmes pouvant y régner. Cependant, eu Europe les hommes ont construit des villages en montagne. Ces villages sont en général construits en adret pour bénéficier d'un maximum d'ensoleillement comme le village de Rigaud à l'entrée des gorges du Cians.
Les activités de ces villages étaient autrefois agricoles et ces villages vivent de nos jours du tourisme.
Aux États-Unis et dans d'autres pays où eurent lieu des ruées vers l'or, des « villes » de mineurs ont été construites dans des lieux hostiles à cause de la présence de filons aurifères. Par exemple, Bodie fut construite au moment de la ruée vers l'or en Californie et atteignit à son apogée, puis fut désertée après la fin du boom et est désormais une ville fantôme.
Hospices Autrefois, la traversée des Alpes se faisait à pied où à dos de mulet et les voyageurs pouvaient se faire surprendre par une brusque aggravation des conditions météorologiques et pouvaient se retrouver bloqués par une tempête de neige. À cet effet, les ordres religieux ont construit des hospices pouvant servir de refuge comme l'Hospice du Grand Saint-Bernard situé au col du même nom.
Empirisme à science Dictons météorologiques La météorologie n'est devenue une science que depuis la seconde moitié du . L'empirisme régnait antérieurement et de nombreux dictons météorologiques virent le jour issus de la sagesse populaire. Certains de ces dictions ont une certaine validité.
Par exemple, le célèbre proverbe qui dit que : « Rouge le matin chagrin (ou la pluie est en chemin), rouge le soir espoir » est parfaitement justifié de nos jours. La diffusion de Rayleigh est plus importante pour les courtes longueurs d'onde (violet) que pour les grandes longueurs d'onde (rouge). Donc, lorsque le temps est nuageux et que l'éclairement provient de l'horizon, la lumière émise sera rougeoyante car les courtes longueurs d'onde ont été diffusées. Maintenant, si le ciel est clair à l'ouest, comme les perturbations circulent généralement d'ouest en est, le ciel va s'éclaircir. Ainsi, si le ciel est rouge le soir, le temps va s'améliorer. De par le même raisonnement, si le ciel est rouge le matin, le temps va se dégrader. Un diction équivalent de la région de Zermatt énonce que (« Rouge le matin, mort le soir », c'est-à-dire qu'il ne faut pas effectuer une course en montagne lorsque le ciel est rouge le matin).
De la même manière, la couleur des montagnes au coucher du soleil est aussi un excellent indicateur du temps à venir. Par exemple, si le mont Blanc devient rose orangé au coucher du soleil, le ciel est pur à l'ouest et donc le beau temps va se maintenir. Par contre, si le mont Blanc tourne subitement au grisâtre, une bande de cirrus est présente à l'horizon et annonce l'arrivée probable d'un front chaud.
Un dicton local à Chamonix affirme que lorsque « l'âne sur le mont Blanc se forme, du mauvais temps est en chemin ». À nouveau ce dicton est parfaitement justifié car un vent fort de sud en altitude engendre un nuage lenticulaire sur le mont Blanc et ainsi indique une perturbation proche.
Prévisions plus ou moins correctes Jalu affirmait (en 1957) que les indices de beau temps pour les Alpes étaient : une température fraîche ; un grand écart entre le point de rosée et la température ; une pression atmosphérique en hausse ; un vent de secteur nord-est à est.
Réciproquement les indices de mauvais temps étaient : une température élevée ; un écart réduit entre le point de rosée et la température ; une pression atmosphérique en baisse ; un vent de secteur sud-ouest à nord-ouest.
Une température élevée et une forte humidité sont propices à la formation d'orages à cause d'un indice de soulèvement fortement négatif. Donc une température fraîche avec peu d'humidité est peut-être propice à la formation de stratus en plaine mais non de précipitations abondantes. Cependant, la présence de vent d'est est souvent synonyme de très fortes précipitations sur la chaîne frontalière des Alpes lorsque la lombarde souffle. De plus, sur la Côte d'Azur, les retours d'est sont en général accompagnés de mauvais temps.
En outre, le flux de nord-ouest correspond en général à un ciel de traîne, à l'apparition de mistral sur les Préalpes qui amène en général un ciel limpide et la formation de la dépression du golfe de Gênes et donc une baisse de pression sur la Haute Provence.
Pseudo science Durant l'Antiquité gréco-romaine, la météorologie consistait simplement en l'expression de phénomènes divins. Par exemple Zeus était le dieu du tonnerre.
Les météorologistes du eurent beaucoup de peine à expliquer certains phénomènes et donnèrent des « explications » qui étaient contradictoires. Ainsi, jusqu'au , le mécanisme du foehn n'était pas compris. La phénoménologie était connue et par exemple la tempête du a été étudiée en détail. Toutefois, beaucoup d'auteurs pensaient que le foehn était un vent provenant du Sahara et donc était naturellement chaud. Déjà en 1742, les auteurs italiens avaient remarqué qu'au nord de l'Italie, le sirocco était un vent douçâtre et gorgé d'humidité et donc les auteurs ne comprenaient pas qu’un vent douçâtre pût se transformer dans les vallées nord en un vent brûlant. Dufour ne comprenait pas ce phénomène et publia une monographie en 1868 discutant la tempête de 1866 où il tenta d'interpréter ledit phénomène. Toutefois, en (donc deux ans auparavant), Julius von Hann avait publié une interprétation à peu près correcte de l'effet de foehn.
De plus, historiquement la météorologie était enseignée comme faisant part de la géographie générale. Les sommités en la matière étaient des géographes comme Emmanuel de Martonne qui aura tracé les frontières de l'Europe orientale après la Première Guerre mondiale.
Celui-ci avait une méconnaissance profonde des cumulonimbus. Ainsi, il affirma que Cet auteur aurait pu estimer une hauteur approximative des cumulonimbus par simple triangulation et donner des chiffres plus raisonnables. On remarquera que des cumulonimbus gigantesques peuvent atteindre la hauteur de ce qui est très nettement au-delà des énoncés précédemment..
La transition de la météorologie en tant que science humaine vers une science expérimentale dans la seconde moitié du , utilisant des modèles basés sur les lois de la physique, a suscité de nombreuses résistances. Par exemple, on reprocha à Paul Queney qui fut un précurseur de la prévision numérique du temps de développer des modèles peu réalistes.
Paul Queney fut le premier à modéliser le soulèvement orographique comme cela sera discuté ci-après.
Science météorologique Instrumentation Les précurseurs de la météorologie moderne sont les scientifiques qui inventèrent des instruments de mesure. Galilée inventa en 1607 le thermoscope qui était l'ancêtre du thermomètre et Toricelli qui inventa le baromètre. En 1648, Blaise Pascal découvrit que la pression atmosphérique décroît avec l'altitude.
Ondes orographiques vignette|Diagramme du soulèvement orographique au-dessus d'une montagne et de l'onde qui est générée en aval. Des nuages sont créés dans les maxima de l'onde si l'air soulevé devient saturé comme en B. Les ondes orographiques sont particulièrement puissantes et ont provoqué de nombreux accidents aériens où les avions s'écrasaient contre les montagnes. À l'époque de Paul Queney, les ondes orographiques n'étaient pas comprises par les pilotes et une légende voulait que l'altimètre et le variomètre étaient déréglés.
Cependant ce dernier a développé une théorie qui s'est avérée valable mais qui fut alors peu connue dans le monde anglo-saxon. Cette théorie montrait clairement que les instruments de bord fonctionnaient.
Paul Queney publia ses résultats dans la thèse d'État intitulée « Recherches relatives sur l'influence du relief sur les éléments météorologiques » en 1936, soit 13 ans avant les travaux de Richard Scorer. La théorie développée est toujours d'actualité et est citée dans l'ouvrage de Jean-Marie Clément qui traite de l'exploitation des ondes orographiques en planeur pour effectuer de gigantesques vols (de l'ordre de ). Ce livre donne accès à l'original de la thèse de Queney sous forme de document PDF. Queney a participé à la de l'organisation scientifique et technique du vol à voile en 1955 où il a présenté son papier précurseur sur la formation des rotors basé sur la théorie de l'œil de chat.
Ces rotors peuvent être plus violents que de gros cumulonimbus et ont déjà brisé plusieurs planeurs. Ce papier a eu un impact très limité et la communauté scientifique s'est totalement désintéressée du sujet jusqu'à ce que les recherches reprissent au début des années 2000 en utilisant des puissances de calcul considérables. En comparaison, l'explication de Queney est très simple et ne nécessite aucun ordinateur.
De nos jours, la prévision météorologique s'effectue à l'aide de puissants ordinateurs basée sur différents modèles. Certains modèles numériques calculent même la présence d'ondes orographiques.
Effets orographiques En première approximation, la météorologie de la montagne se ramène au phénomène de soulèvement orographique et d'ombre pluviométrique. Les exemples donnés ci-dessous démontrent que les montagnes ont une grande influence sur le climat et donc sur le temps qu'il fait. Les versants au vent tendent à être humides tandis que les versants sous le vent peuvent être secs voire désertiques.
Effet d'ombre pluviométrique thumb|upright=2.0|Variation de la température en amont et en aval de l'obstacle.