Грозовая деятельность может возникать при быстром нагревании влажного приземного воздуха. Особенно быстро воздух нагревается летом над сушей. Поскольку плотность нагревающегося воздуха уменьшается, возникает конвекция, и поднимающийся воздух охлаждается. Так как окружающий воздух на высотах тоже холоднее, чем земная поверхность, то интенсивность циркуляционных ячеек постепенно возрастает. Все эти процессы порождаются различными местными факторами. Вертикальное смещение отдельных порций воздуха возникает, во-первых, при общем восходящем движении той или иной воздушной массы, во-вторых, в результате влияния чисто местной тепловой конвекции воздуха, находящегося вблизи земной поверхности, в-третьих, в результате особенностей рельефа данной местности. Наконец, причиной грозовой деятельности может стать адвекция теплого воздуха в нижних слоях атмосферы. В настоящее время, хотя причины образования всех видов грозы и неизвестны точно, все же сами грозы уже настолько изучены, что можно указать основные явления, происходящие при грозе, а также их последствия. Грозы весьма обычны в неустойчивом воздухе, находящемся около фронтального раздела двух соседних воздушных масс. Взаимодействие воздушных масс на холодном фронте — наиболее типичная причина возникновения грозы.
Грозы, как правило, двигаются с запада или с юго-запада и занимают не очень большую территорию, диаметром от 0,5 до 10 км. Средний диаметр площади грозы около 1 км, хотя часто грозы выстраиваются в одну линию, называемую линией шквалов. Это ряд областей сильного ветра и бурь, располагающихся вдоль линии, где самая интенсивная конвекция.
Настоящая гроза всегда сопровождается сильным дождем. Когда гроза достигает зрелой стадии; в занятой ею области происходят сильные и быстрые восходящие и нисходящие движения воздуха. При восходящих движениях образуются полосы сильного дождя, а ветер быстро меняется от слабого до очень сильного. Скорость вертикальных движений воздуха при этом тоже может достигать силы урагана: отмечалась скорость 112 км/ч.
Штормовой ветер и сильная турбулентность, сопровождающие грозу, развиваются за счет энергии термической неустойчивости воздушной массы. Сильные конвективные токи еще более усиливаются радиационным выхолаживанием верхних частей облаков. Поглощаемое же облаками земное излучение может вызвать некоторое нагревание их оснований. Такое нагревание может происходить также под действием соответствующего атмосферного фронта.
Возникновению или усилению бури могут также способствовать и некоторые механические процессы. Если холодная воздушная масса распространяется вдоль земной поверхности, она вытесняет теплый воздух вверх. В горных районах бури возникают при орографических восходящих движениях воздуха.
Когда начинается буря, и водяной пар, содержащийся в воздухе, конденсируется, выделяется скрытая теплота испарения. Огромное количество выделяющегося тепла поддерживает конвекцию притоком энергии и также помогает дальнейшему усилению бури. Теплый и влажный воздух быстро поднимается выше уровня конденсации, в результате чего образуются кучевые формы облаков.
