Condensatie, Luchtstromingen en Stijgingen
Wanneer boven het aardoppervlak condensatie plaatsvindt, ontstaan er wolken. Condensatie boven 0° Celsius geeft waterdruppeltjes. Bij condensatie op lagere temperaturen, zal de waterdamp - door sublimatie - overgaan in ijskristallen. Soms blijven de waterdruppeltjes ook onder 0° Celsius vloeibaar. Ze zijn dan onderkoeld. Normaal neemt de temperatuur in de dampkring met de hoogte af. Wolken die hoog in de troposfeer ontstaan, zijn dan ook vaak opgebouwd uit ijskristalletjes. Wolken op kleinere hoogte bestaan gewoonlijk uit waterdruppeltjes. Op middelbare hoogten bestaan ze uit een mengsel van waterdruppeltjes, ijskristallen en onderkoelde druppeltjes. Het type van de wolk wordt bepaald door de hoeveelheid vocht in de lucht, de manier van opstijgen en de stabiliteit van de atmosfeer.
Het Dauwpunt
Terwijl een luchtmassa opstijgt en afkoelt, kan hij steeds minder waterdamp bevatten. Uiteindelijk wordt in de luchtmassa het dauwpunt bereikt: de luchtmassa raakt verzadigd en treedt condensatie op. Het dauwpunt en dus ook condensatieniveau hangt af van de hoeveelheid vocht die zich in de luchtmassa bevindt. Doordat de temperatuur van de lucht gewoonlijk afneemt met de hoogte, zal het condensatieniveau lager liggen naarmate er meer vocht in de luchtmassa zit.
Stijgmechanisme:
Er zijn drie veel voorkomende processen die lucht kunnen doen stijgen. De eerste is convectie. Wordt het aardoppervlak door de zon verwarmd, dan straalt het de warmte uit naar de lucht. Sommige oppervlakken doen dit efficiënter dan andere, zodat zicht gemakkelijk bellen warme lucht vormen. Deze luchtbellen stijgen op en bij het bereiken van het dauwpunt ontstaan er wolken. Hoe sterker de opwarming, des te krachtiger de convectie. Het tweede proces vindt plaats bij het intstaan van fronten. Als twee luchtmassa's van verschillende temperatuur elkaar ontmoeten, zal de koudere lucht de warmere omhoog stuwen. Bevat de opstijgende lucht voldoende vocht, dan zullen er wolken ontstaan. Afhankelijk van het soort front, leidt dit tot verschillende typen wolken. Het derde proces, de orografische wolkenvorming, vindt plaats wanneer een luchtmassa een bergketen of ander groot obstakel ontmoet. Die doet de lucht opstijgen, vaak tot op het condensatieniveau. Orografische opstuwing kan leiden tot heel ongebruikelijke wolkenvormen.
Stabiliteit en Latente Warmte
Een luchtmassa blijft stijgen zolang zijn temperatuur hoger is dan die van de omringende lucht. Als deze situatie blijft voortduren, spreekt men van een onstabiele situatie. Wanneer een luchtmassa echter snel de temperatuur van de omringende lucht bereikt, is er sprake van een stabiele situatie. Zolang er nog geen condensatie plaatsvindt, koelt stijgende lucht gemiddeld 9,8° Celsius per kilometer af. Als we dus de temperatuur aan het oppervlak kennen en die op verschillende hoogten in de troposfeer, kunnen we uitrekenen tot waar de luchtmassa ongeveer zal stijgen. Vaak is de temperatuur van de lucht in de hogere regionen bepalend voor de stabiliteit.
Koude lucht boven warme leidt meestal tot onstabiliteit. Warme lucht boven koude zal een stabiele situatie opleveren. Wanneer waterdamp in een stijgende luchtmassa condenseert, komt er latente warmte vrij, die de luchtmassa verwarmt en de atmosferische onstabiliteit versterkt, waardoor de luchtmassa nog verder stijgt. Die warmte is een belangrijke factor in de ontwikkeling van onweersbuien.