Álvarez – en frispråkig kritiker av Nicaraguas regering – dömdes efter att ha vägrat flyga till USA tillsammans med 222 andra tidigare fångar, som president Daniel Ortega nyligen beslutat att släppa.
Utöver fängelsestraffet har biskopen berövats sitt nicaraguanska medborgarskap.
– Nyheten har gjort mig inte så lite ledsen, sade påven på Petersplatsen på söndagen och uppmanade de troende att be för att ansvariga politiker ska "öppna sina hjärtan".
Hundratals oppositionspolitiker, studenter och aktivister har fängslats på lösa grunder i landet de senaste åren.
President Ortega, en tidigare gerillaledare som länge haft ett spänt förhållande med katolska kyrkan, gick i fjol över till att mer handgripligen tysta kyrkliga röster. Álvarez och andra präster frihetsberövades som ett led i det i augusti anklagade för att underminera regeringen.