Os fenómenos convectivos ocorrem quando há forte instabilidade atmosférica, movimentos verticais ascendentes e elevado conteúdo em humidade na baixa troposfera. Nestas condições, formam-se nuvens de grande desenvolvimento vertical (Cumulonimbus - Cb), que podem atingir altitudes superiores a 10km. Tipicamente, este tipo de nuvem tem um ciclo de vida inferior a 1 hora e a sua escala espacial é relativamente pequena (1-20km). Porém, os Cbs podem organizar-se em sistemas de maior dimensão (tais como linhas de instabilidade, linhas de borrasca e sistemas convectivos de mesoescala em geral) com escalas espaciais da ordem de 20-200km e ciclos de vida que variam de algumas horas até um dia.

A previsão dos fenómenos convectivos é importante, pois as nuvens do tipo Cb podem produzir trovoadas, aguaceiros fortes - precipitação intensa intermitente (que podem ser sob a forma de neve, chuva e granizo), ventos fortes (com rajadas excedendo 90km/h) e tornados. A duração e a extensão espacial de um aguaceiro são muito variáveis e são condicionadas por diversos factores, tais como a interacção entre as várias escalas atmosféricas.

As trovoadas são produzidas por Cbs particularmente violentos, caracterizados por fortes correntes ascendentes organizadas e geralmente, pela abundante geração de gelo.

O granizo resulta de um arrefecimento brusco devido à existência de fortes movimentos verticais ascendentes no interior do Cb e é constituído por partículas de gelo translúcido que têm, em geral, uma forma esférica e diâmetro até cerca de 5 mm. Em situações extremas, o diâmetro das partículas de gelo pode atingir até 50 mm, designando-se então por saraiva. Neste caso, a sua forma pode não ser esférica.

Dentro de um Cb, o ar quente e húmido sobe, gerando correntes ascendentes fortes (conhecidas em inglês como updrafts). A subida do ar provoca a sua condensação e/ou congelação, com a correspondente formação de gotas de água e/ou de cristais de gelo. As trocas de calor e humidade entre a nuvem e a sua vizinhança, e as mudanças de fase no interior da nuvem controlam o seu desenvolvimento. O topo de um Cb apresenta a característica forma de “bigorna”, na fase final do seu ciclo de vida.

Quando as partículas de água e gelo atingem um determinado tamanho, precipitam contribuindo para a formação de uma corrente descendente de ar frio (conhecida em inglês como downdraft). Quando a corrente descendente atinge a superfície terrestre o ar espalha-se em todas as direcções, podendo originar ventos fortes, uma súbita mudança na direcção do vento e uma brusca descida da temperatura.