Il clima della foresta boreale è caratterizzato da forti variazioni stagionali con estati brevi, moderatamente calde e umide e inverni lunghi, estremamente freddi e secchi.

L’intervallo di temperatura è estremo, specialmente nelle aree medio-continentali, dove le fluttuazioni stagionali possono raggiungere i 100°C.

Le stagioni del calendario tradizionale, come definite dal percorso del sole nel cielo e dal passaggio degli equinozi e dei solstizi, devono essere riconsiderate nella foresta boreale. Molte culture del nord identificano sei stagioni piuttosto che quattro. Ogni periodo pone situazioni distintamente diverse per le persone e la fauna selvatica. La rottura e il congelamento dei corsi d’acqua sono stagioni in sé, aggiunte a primavera, estate, autunno e inverno.

L’estensione della foresta boreale da sud a nord è determinata principalmente dal clima, in particolare dalla posizione dell’Artico e di altre masse d’aria durante tutto l’anno, nonché dalla quantità netta di energia solare ricevuta in superficie.

La foresta boreale o taiga è uno dei quattro biomi principali del mondo. Un bioma è una grande comunità ecologica regionale caratterizzata dalla sua comunità vegetale dominante – la cui posizione e natura è determinata dalle componenti del clima.

Temperature
Poiché la foresta boreale è una banda così ampia, c’è una grande variazione di temperatura dai suoi estremi meridionali a quelli settentrionali.

In una calda giornata estiva, tipicamente a metà luglio, si possono raggiungere temperature nei bassi 30°s C ma molti giorni consecutivi questo caldo è un evento raro. Le estati sono brevi. Un massimo medio diurno è di circa 15° a 20 ° C Le temperature primaverili e autunnali vanno dai minimi notturni -5° ai massimi diurni di + 10° C. Questo è tipico di aprile ,maggio, settembre e ottobre. Il mese più freddo dell’anno è gennaio. Le temperature sono abitualmente intorno a -20°C. Nelle profondità del lungo inverno il termometro può immergersi a -40°C per giorni alla volta.

Stagione di crescita
La stagione senza gelo è il periodo normalmente privo di temperature sotto lo zero, che inizia con l’ultimo gelo in primavera, termina con il primo gelo in autunno.

Al margine meridionale della foresta boreale ci sono circa 100 giorni senza gelo, ma alla punta settentrionale vicino a Thompson, Manitoba, è stato registrato un periodo breve come 38 giorni senza gelo.

Un altro riflesso del gradiente climatico da sud a nord è illustrato negli anelli di crescita annuali (crescita radiale) di abete nero e abete bianco. Nel Canada centrale lo spessore dell’anello diminuisce bruscamente quando si avvicina il limite settentrionale dell’albero (da cui il fronte artico). Inoltre, l’insorgenza di comunità di abete nero è correlata positivamente con la frequenza della massa d’aria artica e le comunità di abete bianco mostrano la relazione inversa.

Alcuni scienziati suggeriscono che la relazione tra la posizione della massa d’aria e la vegetazione è significativa solo nella misura in cui le caratteristiche della massa d’aria determinano le caratteristiche del bilancio energetico locale durante la stagione di crescita.

Energia ad un premio
Nella foresta boreale,” l’affermazione ‘Il sole è la fonte di tutta la vita’ non è un cliché ozioso ma un fatto ecologico di base. L’energia che raggiunge la superficie nel boreale è molto inferiore a quella che raggiunge i tropici. Viaggiando attraverso una colonna d’aria più lunga, varie lunghezze d’onda vengono filtrate e la quantità totale di energia che raggiunge la superficie terrestre viene ridotta dalla riflessione e dalla rifrazione dall’acqua e dalla polvere.

Inoltre, le aree settentrionali ricevono energia ad un angolo di incidenza inferiore rispetto alle aree equatoriali o temperate. Quando il sole è vicino all’orizzonte (8°) il 50% dell’energia viene ricevuta dalla radiazione diffusa rispetto al 92% della ricezione della radiazione diretta a 90°.

Un altro fattore da considerare è che l’energia in entrata nel bioma boreale varia notevolmente dall’estate all’inverno come conseguenza dell’inclinazione della terra sul suo asse.

In inverno, quando il sole è sotto l’orizzonte per lunghi periodi, l’energia ricevuta ritorna nello spazio attraverso la perdita radiativa. Una sottile copertura di nuvole riduce significativamente la perdita, ma nelle notti senza nuvole, la temperatura radiativa efficace può fluttuare ampiamente rispetto alle fluttuazioni diurne della temperatura dell’aria.
Se si pensa non solo in termini di temperatura dell’aria, ma anche della quantità “di calore che scorre da una fonte a un ricevitore o accumulando il corpo, allora molti aspetti dell’ecologia boreale sono più facili da capire.”
Precipitazioni
Precipitazioni
Le precipitazioni possono differire considerevolmente in questo immenso paesaggio. Generalmente, il clima è più umido nelle regioni meridionali e diventa più secco più a nord.

La maggior parte delle precipitazioni nella regione cade sotto forma di pioggia durante l’estate ed è relativamente leggera. Nel nord-ovest, dove le alte catene montuose limitano la penetrazione interna dell’aria carica di umidità, le precipitazioni annuali sono di 18-38 cm. Nel Canada centrale, le precipitazioni annuali aumentano a 38-51 cm. La parte orientale della foresta boreale in Canada riceve tra 51 e 89 cm di precipitazioni come pioggia.

Neve
La neve collega tutte le parti della foresta boreale tanto quanto un tipo di vegetazione condivisa. Per circa metà dell’anno, una coltre di neve copre questa foresta. Eppure l’inverno è la stagione meno studiata e compresa di tutte.
I ruoli che la neve svolge nell’ecosistema sono così diversi e intensi che ha spinto uno scienziato a dire,

…..”si potrebbe dire con precisione che l’ecologia boreale è lo studio di snow….it protegge le piante macinate dalle basse temperature e dall’essiccamento; si accumula sugli alberi e può romperle o influenzarne la forma; protegge alcuni animali dalle basse temperature e dalla predazione; ostacola gli altri animali nei loro movimenti e nelle attività di approvvigionamento alimentare.”

I cristalli di neve si formano attorno a un nucleo di condensazione (forse una particella di polvere) quando il vapore acqueo viene raffreddato sotto lo zero. Se l’aria contiene un eccesso di vapore acqueo (aria sovrasatura) i cristalli iniziano a crescere. Quando raggiungono una dimensione critica cadono, aderendo l’un l’altro mentre scendono formano grappoli di fiocchi di neve. La forma dei cristalli di neve che raggiungono la terra dipende dalla temperatura, dall’umidità e dal vento.
Una volta a terra, la neve subisce una metamorfosi. Il manto nevoso può essere considerato una miscela di ghiaccio e aria, con la quantità di aria molto maggiore della quantità di ghiaccio nella maggior parte dei casi. Comprendere i cambiamenti in queste proporzioni e i cambiamenti nella struttura del manto nevoso è fondamentale per comprendere gran parte dell’ecologia boreale.

I cristalli di neve sulla superficie del manto nevoso possono essere arrotolati dal vento. Le fragili braccia rotte, i cristalli sono ‘confezionati’ in una deriva di neve, aumentando la densità del manto nevoso. Temperature sopra lo zero o il sole più forte, tardo-inverno può sciogliere la superficie della neve. Quando la temperatura scende una notte la superficie si ricongela formando una crosta di ghiaccio.

Un tipo più significativo di metamorfosi avviene per tutto l’inverno sul fondo del manto nevoso. Il calore e l’umidità continuano a fuoriuscire dal suolo e i cristalli alla base si trasformano per formare un sottile reticolo di “travi” interconnesse. Questa è una ‘metamorfosi costruttiva’ che alla fine altera i cristalli originali completamente alterati aggiungendo al reticolo. Il risultato è una struttura a traliccio di pareti e soffitti attorno a grandi spazi, il tutto nascosto sotto gli strati della successiva nevicata.

Questo nuovo strato di base di neve grossolana vicino al suolo è chiamato “profondità hoar” o “pukak”. Il termine “pukak” è preso in prestito da una lingua aborigena del nord. La struttura del “pukak” rende facile per i piccoli mammiferi scavare gallerie alla base del manto nevoso. Una volta che il manto nevoso ha raggiunto circa 15 cm, funge da coperta isolante per le arvicole, i topi, i lemming e i toporagni che risiedono in questo ambiente “sub-niviano” (sotto la neve). Sono specie prede critiche per i predatori come volpi e gufi. Senza lo strato di pukak per sostenere le piccole popolazioni di mammiferi l’ecologia predatore-preda della foresta boreale differirebbe drammaticamente.

Il predatore e la preda abitano due mondi nettamente separati. Mentre la volpe percorre la foresta sopra la neve e affronta temperature che oscillano dal congelamento a -50°C, l’arvicola vive in un ambiente buio e umido sotto la neve fino alle ginocchia in cui le temperature sono costantemente solo pochi gradi sotto lo zero.

I popoli del Nord hanno molti termini descrittivi per la neve, ‘pukak’ è solo uno. Gli scienziati che studiano la foresta boreale hanno preso in prestito da queste lingue. Per esempio ‘qali’ è la ‘neve che scende e si siede sugli alberi’. ‘Siquq’ è una ‘crosta di ghiaccio’.

La coltre isolante di neve è l’alleato delle arvicole contro il gelo boreale, ma non è sufficiente per tenerlo dalle fauci di una volpe per tutto l’inverno. L’udito della volpe è così acuto che, anche attraverso il manto nevoso, può localizzare e catturare la sua preda.

Negli anni in cui prevalgono le croste di ghiaccio e la neve estremamente profonda, il successo di caccia della volpe è ridotto. Ciò può riflettersi come cucciolate di volpe più piccole in primavera o addirittura la morte delle volpi adulte prima della fine dell’inverno. Il collegamento volpe-arvicola attraverso il manto nevoso è un altro meraviglioso modello di foresta boreale.

Anche le prede del gufo barrato, come le arvicole dei prati, le arvicole rosse e gli scoiattoli rossi cercano rifugio dal freddo invernale e dai loro predatori vivendo o fuggendo sotto la coltre isolante di neve.

Recentemente, si è appreso che il gufo barrato utilizza una tecnica di caccia chiamata ‘immersione’ quando cattura piccoli mammiferi sotto la neve.Il gufo piomba giù da un ramo quando sente un arvicola sotto la neve e’ si tuffa ‘ per la cattura. L’immersione della neve richiede un percorso senza ostacoli da un posatoio alla neve. Il pavimento forestale più aperto trovato nelle foreste mature permetterebbe questa tecnica di caccia.