Khu vực đoạn tuyến nghiên cứu nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa của miền Bắc Việt Nam có khí hậu khô lạnh về mùa đông và nóng ẩm về mùa hè. Một số đặc trưng khí hậu được đo tại trạm khí tượng Lạc Sơn (năm 2005) như sau [7]:
- Nhiệt độ không khí trung bình tháng, năm (0C)
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Năm
15,9 17,3 20,2 24,0 27,2 28,0 28,3 27,6 26,3 23,7 20,4 17,3 23,0
- Lượng mưa tháng, năm trung bình nhiều năm (mm):
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Năm
48,3 44,7 49,7 65,5 91,2 79,5 81,7 59,7 56,1 60,7 55,6 56,5 749,2
- Lượng bốc hơi tháng, năm trung bình nhiều năm (mm):
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Năm
48,3 44,7 49,7 65,5 91,2 79,5 81,7 59,7 56,1 60,7 55,6 56,5 749,2
* Chế độ thuỷ văn của sông Bưởi [7]:
Là sông nhánh lớn thứ hai sau sông Chu của sông Mã. Sông Bưởi bắt nguồn từ núi Chu vùng Mai Châu, tỉnh Hoà Bình. Sông chảy theo hướng Tây Bắc - Đông Nam, đến cầu Ân Nghĩa, sông chảy theo hướng Bắc - Nam và song song với TL437 đến Thạch Yến. Từ đây sông chảy theo hướng Tây Bắc - Đông Nam đến Thạch Thành, sông trở lại hướng Bắc Nam, rồi nhập vào sông Mã tại Vĩnh Khanh - Thanh Hoá, cách trạm thuỷ văn Lý Nhân khoảng 1km về phía hạ lưu.
Tổng chiều dài dòng sông chính của sông Bưởi là L = 130km, diện tích lưu vực F = 1790km2 với 362km2 là núi đá vôi.
Địa hình lưu vực sông Bưởi rất phức tạp. Tả ngạn có các ngọn núi cao chạy dài từ Mai Châu xuống tới Nho Quan, ngăn cách giữa lưu vực sông Bưởi và sông Bôi. Phía hữu ngạn là dãy núi đá vôi chạy dài từ Vạn Mai xuống đến Thạch Thành là thành đường chia nước giữa sông Mã và sông Bưởi.
Đoạn từ thượng nguồn sông Bưởi nông, nhiều bãi sỏi sạn do lũ lớn tạo nên. Đoạn sông chảy qua rừng Cúc Phương dọc đường Hồ Chí Minh sông chảy giữa hai triền đồi thoải, lòng sông hẹp dạng chữ U.
Mực nước thống kê được qua các năm trước tại Thạch Lâm: - Năm 1984: Hmax = 2678cm
- Năm 1985: Hmax = 2406cm - Năm 1996: Hmax = 2460cm
- Năm 2007: Hmax = 9100cm