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Il territorio del Missouri può essere diviso dal punto di vista fisico in quattro regioni: le pianure Dissected Till Plains, l'altopiano di Ozark, la pianura di Osage e la pianura alluvionale del Mississippi. L'altitudine media dello stato è approssimativamente di 370 m; il punto più alto è il monte Taum Sauk, 540 m, ed il più basso si trova nel letto del fiume Saint Francis, 250 m.
A nord e ad ovest si trova la zona delle praterie, le colline delle pianure di Osage e della pianura chiamata Dissected Till Plains, ed alcune sezioni della pianura centrale. Questa regione è di grande ricchezza per l'agricoltura, grazie ai depositi di limo e terra di origine glaciale. La pianura alluviale del Mississippi è una sezione della pianura costiera degli Stati Uniti, e si estende dal fiume Mississippi fino al fiume St. Francis. Si tratta di una regione di grande produttività agricola.
L'altopiano di Ozark, anche chiamato Monti Ozark, copre approssimativamente la metà del territorio dello stato, nella sezione compresa tra le pianure della parte sud-orientale e la sezione nord del fiume Missouri. In questa zona si trova il punto più elevato dello stato, il monte Taum Sauk, 540 m sul livello del mare. I bordi di questa regione presentano zone più ondulate, con la presenza di canyon.
A nord del fiume Missouri, troviamo le Dissected Till Plains, una regione caratterizzata da un paesaggio di colline e valli fluviali. Questa sezione del Missouri è attraversata da diversi fiumi. Tra questi, i fiumi Nodaway, Tarkio, Platte e Grand scorrono verso est, contribuendo alla fertilità del terreno agricolo della regione. Nella parte centrale, il fiume Chariton aggiunge ulteriore diversità idrografica, mentre ad ovest i fiumi Cuivre, Salt e Fabius, affluenti del Mississippi, completano il quadro fluviale. A sud del fiume Missouri si estendono le Praterie di Osage, vaste distese erbose che si protraggono verso ovest fino alla confluenza con l'Oklahoma. Queste praterie sono bagnate da un insieme di fiumi che ne determinano l'ecosistema. L'Osage, il Lamine, il Blackwater e il Blue sono tra i principali tributari del Missouri che attraversano questa regione. Più a sud, l'Altopiano di Ozark domina il paesaggio con le sue colline boscose e profonde valli fluviali. Questa regione è suddivisa in diverse sottosezioni. A nord dell'altopiano, i fiumi Osage e Gasconade scorrono tra le foreste e le praterie, mentre a sud il fiume White e i suoi tributari, insieme ai fiumi St. Francis, Current e Black, attraversano il territorio. La zona più suggestiva dell'Altopiano di Ozark è senza dubbio quella dei Monti Saint Francois, situati nella parte meridionale dello stato. Questa regione, caratterizzata da un terreno calcareo sedimentario, è attraversata da numerosi torrenti sotterranei che hanno scolpito spettacolari grotte e formazioni carsiche.
Il Missouri non è solo terra di fiumi, ma anche di laghi. Tra i laghi più importanti, ricordiamo il Lago degli Ozarks, il Lago Table Rock, il Lago Bull Shoals e il Lago Wappapello. Questi specchi d'acqua sono stati creati principalmente attraverso la costruzione di dighe sui principali fiumi.
Il clima del Missouri è umido e continentale, con estati calde ed inverni freddi. Le temperature medie annuali oscillano tra 12 °C nel nord e 16 °C nel sud-est, il termometro in gennaio segna una media di -1 °C e di 26 °C durante il mese di Luglio. Il regime delle piogge è adeguato per le attività agricole, con precipitazioni medie annuali di 760 mm nel nord-ovest, e 1.270 nel sud-est, concentrate principalmente tra maggio ed agosto. Le precipitazioni in forma di neve sono scarse, ma più abbondanti nel nord, 500 mm annuali. I tornado sono frequenti, soprattutto nei mesi primaverili, ma meno distruttivi che negli stati vicini.
Il Missouri, vanta una flora e una fauna ricche e diversificate. Questa regione offre una varietà di habitat, che vanno dalle pianure alle foreste, ai fiumi, creando un ambiente ideale per molte specie vegetali e animali.
Al tempo dell'insediamento bianco, le zone pianeggianti erano caratterizzate da un manto erboso che poteva raggiungere l'impressionante altezza di 2 metri. Queste praterie erano dominate da erbe native come il grano delle praterie (Bouteloua), il big bluestem (Andropogon gerardii) e il little bluestem (Schizachyrium scoparium). Queste erbe fornivano cibo e rifugio per una varietà di animali, come cervi, tacchini selvatici e uccelli migratori. Nelle zone più aspre, invece, prevaleva la foresta di legni forti. Queste foreste offrivano un habitat ideale per una vasta gamma di specie animali. Gli Ozark, in particolare, erano noti per le loro foreste di querce e carya, talvolta miste a pini. Queste foreste fornivano cibo e riparo per animali come cervi, orsi neri, procioni e molti altri. Tuttavia, nel corso degli anni, sono state introdotte nuove foreste commerciali, che si stanno diffondendo sempre di più nel Missouri. Queste foreste sono costituite principalmente da alberi di pino e altre specie a rapida crescita, che vengono coltivate per fini commerciali. Sebbene queste foreste abbiano un valore economico, è importante mantenere un equilibrio tra le foreste commerciali e gli habitat naturali per preservare la biodiversità della regione. La fauna del Missouri è diversificata e affascinante. Tra le specie più iconiche dello stato ci sono i cervi bianchi della coda (Odocoileus virginianus), che sono abbondanti nelle foreste e nelle praterie. Questi eleganti animali sono ammirati per la loro grazia e la loro maestosità. Altri animali comuni includono i tacchini selvatici (Meleagris gallopavo), che sono spesso avvistati nelle zone rurali, e gli orsi neri (Ursus americanus), che popolano le foreste più remote dello stato.
Oltre a queste specie, il Missouri ospita, procioni, volpi rosse, coyote, tassi e molti altri. La regione è anche un importante punto di sosta per numerosi uccelli migratori, che trovano rifugio lungo i fiumi e nelle zone umide.