近几十年来，对宋代中国气候状况的探讨是建立在竺可桢先生的研究结论之上的。依竺先生的观点，北宋真宗以前，我国的气候是延续了“第三个温暖期”的气候状况，气候虽有小幅度波动，但总体是温暖的；从北宋中后期开始至南宋中后期是“第三个寒冷期”，而在南宋后期又向温暖期转化，进入了我国气候变迁史上所谓的“第四个温暖期”。寒冷和温暖的气候判断，是以某一时段内主要的气候特征为依据的，不排除温暖期有寒冷年份的出现，或是在寒冷期存在异常温暖的年份。在竺先生之后，学界对此问题又展开了深入的讨论，对竺先生的研究结论进行了部分修正和补充，而在宋代气候变迁的具体时间跨度、冷暖干湿程度等问题上还未达成一致。
一、北宋河北路区域气候特征与牧监养马之冲突
不过就北宋时期河北路所在的区域（黄淮海平原）的气候特征争论不大，大都比较赞同满志敏先生的研究判断。按满先生的研究结论，五代至北宋之际，黄淮海平原的气候已向温暖方向转变。温暖的气候条件一方面有利于牧地牧草的生长和草场面积的扩展，但另一方面，随着气温的升高，蝗虫虫卵的越冬率和孵化率也大大提高，蝗灾爆发的频率也会明显增高，这对牧草的生长又会产生极大的负面影响。
此外，就马匹的生理特性和对环境的要求来看，“马者，火畜也。其性恶湿，利居高燥之地”，马喜温凉，不耐湿热，宋之前各朝官方的养马基地大都设立于陇西、河套一带，与这些地区适宜马匹生存有很大关系。考诸唐代牧马地分布，其主要集中在今河西、河套、陕北等区域，这是因为西北之地一方面与西亚、中亚产马地相接，便于外来马匹流入；另一方面，其气候干凉，与马性相宜，地势开阔，草场广布，利于大型官牧场的建立。
二、北宋河北路的地形地貌对牧监设立之影响
北宋河北路的辖境均位于河北平原之上，地形以平原为主，地势平坦，海拔高度多在50米以下。就地形条件而言，河北路很适合设立牧监，因为牧监设立要求地势开阔，以便于马匹的奔竞驰骋。另外，由于北宋河北路处于边防前沿，受战争的威胁，再加之黄河屡决屡徙，水旱灾害频率上升等因素，导致人口外逃，农田抛荒率也相应增高，大量旷土荒田在新的时代环境下转变为牧地。宋初河北路大量荒地的出现，也在一定程度上为开辟牧监提供了条件。
在地貌形态的形成上，河北平原是由黄河、海河等河流冲积而成，黄河中游流经过程中裹挟了大量的泥沙，到下游时地势降低，大量泥沙沉积，这样的沉积作用到现在都没有停止，历史时期更甚。由于黄河中游地区（主要是黄土高原）的自然侵蚀，再加之北宋前期与西夏在黄土高原的对峙和战争，宋军于此大规模的开垦屯田，这就直接使得黄河中游的泥沙含量增加，从而影响到下游的河道稳定，加剧了北宋时期黄河下游的水患。
宋初黄河的决口泛滥，冲毁大量的良田，并使得许多地方土质下降，成为盐碱地。盐碱之地固然不适宜农业生产，但却为牧监的设立创造了条件，如史载：“大名、澶渊、安阳、临洺（今河北永年县）、汲郡（今河南卫辉市西南）之地，颇杂斥卤，宜于畜牧”。从草地学的角度来看，一方面，北宋之前以及北宋时期黄河泥沙在河北平原的长期淤积，使得平原地面抬升，原来的水泛地逐渐脱离泛滥的影响，变成不被侵淹和干燥的干谷地草场。
由于黄河的改道，河床附近的水泛地改变了位置，水分状况也相应得到改变，位置低的水泛地沼泽，可能变成潮湿的草甸，以后会变成干谷地草场。另一方面，水患过后的盐碱地上，原为潮湿地或水泛地植被，则可能变为盐生植被。
三、自然灾害冲击下河北路牧监的艰难处境
1.黄河水患
黄河水患滥觞于先秦周季，浸淫于汉，横溃于宋。宋初，黄河结束了其历史上第二个暗流期，进入了肆虐横行的时代，尤其是黄河中下游地区，深受其害。北宋时期，黄河决口平均每两年一次，其中涉及河北路辖境的，仅据《宋史·河渠志》所载就有三十余次，更是给河北路带来了莫大的灾难。北宋前期，黄河下游河道流经京东路，故在景祐元年黄河于横陇决口后，过横陇经今山东境内入海的旧河河道，史称京东故道。
庆历八年和嘉祐五年，黄河分别于澶州商胡埽（今河南濮阳东北）和大名府魏县第六埽（今河南南乐西）决口，后一次决口冲出一条分流，东北流经一段西汉大河故道，大体循今马颊河一带入海，史称“二股河”，即为北宋后期黄河的东派。此后六十余年间，北、东二流迭为开闭，或二股并行，导致河北水系极大紊乱，水灾频率急剧上升。黄河屡决屡徙，带来的后果小则泛缘河诸州民田，“坏居人庐舍”，大则冲毁堤防，造成河决改道，人畜伤亡，不可胜计。北宋一朝为应付黄河水患，付出了巨大的人力物力财力的代价。
由于黄河本身泥沙含量就大，极易淤塞河道，再加之汛期大范围的强降水，这是北宋时期黄河屡次决溢的两大主要因素。就决溢的地点来看，澶州是河北路水患最严重的地区，几乎“岁岁为灾”，这主要与澶州的地理位置有关。澶州地近黄河，居黄河之上，“澶、滑堤狭，无以杀大河之怒，故汉以来河决多在澶、滑”。由于黄河本就含泥沙量大，“所至辄淤，淤填既高，必就下而决”，再加之还要承受自西面太行山流来的滹沱河、漳河等多条河流的灌注，故黄河在河北路境内，除了澶州以外，今河北南宫、冀州、枣强、衡水、武邑一带也时常发生决溢。
黄河在河北路境内的泛溢决口，除了冲坏民田房舍外，还会淹没牧地，溺死人畜。因北宋时期牧监主要分布在黄河中下游沿岸，故黄河一旦水涨决口，便会对牧监造成巨大的破坏。如真宗天禧年间，黄河泛滥，河南灵昌监为河决所冲；神宗嘉祐元年七月，京畿水灾，“浩如陂湖，人畜死者，不知其数”；哲宗元符元年十二月，河北路滨州等地因遭水患，“连亘千里为一空，人民孳畜没溺死者不可胜计”；“宣和元年五月，大雨，水骤高十余丈，犯都城，自西北牟驼冈连万胜门外马监，居民尽没”等。除黄河外，受地势影响，滹沱河、漳河“皆湍猛，不减黄河，流势转移不常”，对农田和牧地造成危害。
2.其它自然灾害
除了水患之外，对牧监的设立和正常运行带来威胁的自然灾害还有旱灾、蝗灾、冻灾等，这些自然灾害要么直接影响到官马的生长孳息，要么间接地破坏草场以及牧草的生长，从而对牧监产生负面影响。
旱灾是北宋时期河北路危害仅次于水患的自然灾害，据相关学者统计，北宋一代，旱灾发生的次数有次，发生年份达年，尤其是北宋立国之初至真宗乾兴元年的63年间，发生旱灾76次，有旱灾年份46年，平均每0.83年就有一次。而在旱灾的空间分布上，涉及到河北路境内的旱灾年份达24个年份。
河北路旱灾主要发生在春、秋两季，冬季少雪，夏季干旱，这对牧监设立和运行的影响主要体现在以下几点：一是延缓牧草的生长和破坏草场的恢复。春季牧草萌发，此时发生旱情，牧草的生长就会受到抑制，直接影响到后期牧草的发育、草场的放牧时间、刈草日期和次数以及牧草的再生力。二是造成农作物减产和绝收。由于马匹日常需要补饲和冬春季节进行舍饲，日常补饲和舍饲的饲料来源主要是农耕区的粮食作物，而旱灾使得粮食作物减产、绝收，对官马饲料影响极大。三是影响当年马匹的抓膘和冬季牧草的储备。马匹抓膘在秋季，秋旱使得牧草和粮食作物减产，马匹抓膘受限，冬用草料不足，十分不利于其安全过冬。另外，旱灾还会使地下水位下降，窖地蓄不上水，湖泊、泡子水面缩小，“溪河涸竭”，导致人、畜饮水困难而成灾。
气温的下降以及由之带来的霜雪等天气，会冻伤草稼，冻死人畜，这在冬春季节体现地尤为明显。如“建隆三年春，延、宁二州雪盈尺，沟复冰，草木不华”；“大中祥符九年十二月，大名、澶、相州并霜害稼”等，有关霜雪害稼的例子，史书中不胜枚举。严寒的天气也会对马匹的生存带来极大的威胁，如大中祥符五年三月，宋真宗问及官马之数较去年减少了两万匹的原因，时任群牧制置使的陈尧叟回答道是因去年下雪，导致马匹死亡增多。当气温过低时，老弱幼马往往因抵抗不住而丧命。当然，这两万匹马的损失不仅是因为雪灾，应该还有其它人为因素，但由此可以看出冻灾对养马业的危害。
总结
北宋时期包括水患、旱灾、蝗灾、冻灾等在内的自然灾害对河北路牧监设立和运行的影响可以发现，在北宋前期，河北路的旱灾和蝗灾都是最严重的时期，虽在这一时期内，还未有频繁的黄河决溢改道，大的决口仅有真宗景德元年九月在横陇埽的一次，但较小规模的泛滥却未曾停止过。若再考虑到河北路牧监设立多集中于这一时期，设立的地点多是河泛区和旱灾、蝗灾等灾害的重灾区，所以，整体来看，河北路牧监的设立和运行都面临着非常严峻的自然考验。