El clima es árido en gran porcentaje del Área, con gran amplitud térmica; temperaturas medias: 11° C en invierno (con mínimas bajo cero) y 18° C en verano (con máximas de 30° C); hasta 150 mm anuales de lluvias, concentrados entre noviembre y marzo; nevadas excepcionales en las zonas bajas. Se recomienda visitarlo entre abril y noviembre.
Este Parque Nacional conserva una densa muestra de cardón o pasacana (Trichocereus pasacana). Si bien en nuestro país hay otras especies, esta es la típica, aquella que nos viene a la memoria cuando se menciona al cardón, ese enorme cactus de porte arbóreo y forma de candelero. Su utilización por parte del hombre en los Andes ha sido de especial importancia para distintas culturas que habitan y habitaron la región.
Además, el Parque posee muestras de ambientes naturales de diferentes ecorregiones: los Altos Andes, la Puna, el Monte de sierras y bolsones (en donde se desarrolla el cardonal); y hasta un sector con pastizal de neblina, propio de la región de las Yungas.
Las comunidades altoandinas son estepas de pastos y/o arbustos bajos. En sitios donde aflora el agua, se forman las vegas de altura, ojos de agua rodeados por un césped verde y apretado, pequeños oasis en el desierto.
En la prepuna, sorprende la presencia de bosques de churqui (Prosopis ferox) a 2.600 m. de altura, en aquellas zonas donde el surgimiento de agua subterránea lo permite. Constituyen verdaderos oasis, sitio de congregación tanto de la fauna nativa, como del hombre con sus animales domésticos. Abundantes restos líticos y cerámicos esparcidos por el suelo, nos dan una idea del gran valor que ha tenido históricamente el churcal, fuente de leña, forraje y refugio, y la sobreexplotación que ha sufrido.
En el Monte principalmente se destaca la diversidad de cactus. Se trata del sitio con mayor diversidad del país y una de las más altas del mundo. Algunos ejemplos son el híbrido natural Trichomoza roseinflora, que crece casi exclusivamente en este Parque Nacional. O el pequeño cardoncito Trichocereus smirzianus, un endemismo del pastizal de altura de los valles calchaquíes, que está escasamente representado en el Parque. Sin embargo, hay otras especies en la zona como por ejemplo Lobivia walteri (endémica y amenazada), que no están amparadas en él.
En cuanto a la fauna, también habitan el Parque especies amenazadas como el gato del pajonal, la monterita serrana (Poospiza baeri) o el zorro colorando. Ejemplos de fauna típica de sus ambientes son el tuco tuco puneño, el carpintero andino, la culebra andina y la ranita de las piedras. Además, caben mencionar al guanaco, Cóndor andino, el zorro gris, zorrino, guaipo (o copetona) y el chinchillón. Se resalta la presencia del “yasto” o “carpintero de las piedras” (que es el ave emblemática del Parque).
Administración de Parques Nacionales