As tempestades se formam quando o ar quente que sobe rapidamente leva umidade às partes mais altas da atmosfera, então o vapor de água se resfria e se condensa em gotículas que caem na Terra como chuva. O processo de aumento do ar quente é chamado convecção, que ocorre quando a atmosfera acima da superfície do planeta é instável devido a mudanças repentinas na pressão do ar e na temperatura.
As tempestades são criadas de uma das três maneiras básicas. Tempestades orográficas se formam quando o ar quente sobe pela encosta de uma montanha ou colina e a umidade continua na atmosfera, onde esfria. Tempestades em massa de ar ocorrem em áreas localizadas de ar instável. Tempestades frontais são causadas pelas fronteiras entre o ar quente e as frentes frias que desestabilizam a atmosfera em áreas extensas.
Tempestades supercelulares requerem correntes ascendentes quentes e muito fortes e correntes descendentes rápidas e frias de ar circulante em níveis mais baixos da atmosfera. A água libera energia térmica para a nuvem quando ela se condensa, e esse calor quente sobe ao longo das correntes ascendentes novamente para esfriar. Este calor latente alimenta tempestades supercelulares por horas devido ao calor constante na nuvem.
Eventualmente, nuvens de tempestade ficam saturadas de água e a umidade cai no chão como chuva. O Serviço Meteorológico Nacional explica que existem cerca de 2.000 tempestades ocorrendo na Terra a qualquer momento. Em todo o mundo, ocorrem cerca de 16 milhões de tempestades anualmente. Aproximadamente 100.000 tempestades ocorrem nos Estados Unidos a cada ano, e 10% delas atingem níveis severos.
