In quota, nell'atmosfera libera, il vento può spirare liberamente; tuttavia in prossimità della superficie terrestre l'aria in movimento incontra sul suo percorso rilievi, come colline o montagne (barriere orografiche), che è costretta a risalire sul versante sopravvento.
Durante questo scorrimento ascendente per effetto del vento su un versante della montagna, l'aria può raffreddarsi adiabaticamente. Se la montagna è sufficientemente alta o l'aria è sufficientemente umida, l'aria salendo può raffreddarsi fino alla temperatura di condensazione: in tal caso potrà formarsi una nube sulla cresta del rilievo (nube orografica). La base delle nubi risulta quindi a quota più bassa sul versante sopravvento ed in genere il versante ventoso delle zone montane è spesso anche più nuvoloso e soggetto ad una maggior quantità di precipitazioni del versante opposto. Queste nubi di tipo orografico risultano stratiformi in condizioni di stabilità dell'aria; in tal caso oltrepassando la stessa cresta si estendono sino ad una certa distanza dal pendio sottovento per poi dissolversi con il riscaldamento dell'aria nella sua fase discendente. In condizioni di instabilità si formano invece nubi di tipo cumuliforme; in tal caso si osserveranno nubi solo sulla sommità del rilievo. Ovviamente dipenderà dalle particolari condizioni del momento se le nubi orografiche copriranno la sommità dei rilievi sotto forma di strati o di altre forme nuvolose. Quando la catena del rilievo si estende trasversalmente alla direzione del flusso dell'aria, il vapore acqueo contenuto nell'aria ascendente facilmente condensa dando luogo a precipitazioni sul pendio sopravvento; il pendio sottovento, al riparo, non ha precipitazioni. Discendendo lungo il pendio sottovento di un qualsiasi terreno montagnoso, l'aria non solo si riscalda ma, nel caso che abbia depositato sul rilievo sotto forma di pioggia una parte del suo vapore acqueo, risulterà anche più secca che alla stessa quota sopravvento. I venti caldi e secchi discendenti possono originarsi in vari modi; il caso più particolare si verifica quando una massa d'aria calda e umida perde in pioggia una grande quantità del suo contenuto d'acqua nel superare un'alta barriera montuosa. Questo fenomeno, detto fohn, si può verificare anche senza perdita di umidità, quando corpi di aria in quota scendono lungo il versante sottovento. Anche altri tipi di nube, a quote più elevate, possono avere origine orografica. Infatti quando le correnti d'aria si muovono con una certa velocità, anche una piccola catena di colline dà origine in quota a delle onde d'aria regolari e stazionarie rispetto all'ostacolo. Tali ondulazioni si possono propagare per lunghi tratti al di là dei rilievi per poi estinguersi sottovento. In corrispondenza delle creste delle onde d'aria indotte orograficamente, l'aria si solleva e ridiscende più volte passando attraverso il livello di condensazione per cui si formeranno nubi ondulatorie o orografiche a più livelli, di forma lenticolare, a seconda delle condizioni termiche e dinamiche dei vari strati di aria.