Formavimasis

Terminė atmosferos konvekcija Saulės spindulių veikiamas veiklusis paviršius įšyla. Virš labiau įšilusių plotų formuojasi šiltesnio ir lengvesnio oro tūriai. Plūdrumo jėgos veikiami jie pradeda judėti į viršų. Palaipsniui kildami atskiri tūriai susilieja į vieną ir susidaro galingas aukštyneigis oro srautas. Tuo tarpu pagrindinio srauto periferijoje formuojasi daugybė smulkesnių kompensuojančių žemyneigių judesių. Taip formuojasi terminė konvekcija. Konvekcijos intensyvumas priklauso ir nuo paviršiaus nevienalytiškumo, ir nuo atmosferos stratifikacijos nepastovumo laipsnio. Dėl adiabatiško kylančio oro atšalimo, aukštyneigiuose srautuose formuojasi konvekcijos (kamuoliniai) debesys. Konvekcinių debesų storis priklauso nuo kondensacijos ir konvekcijos lygių aukščio. Apatinė debesų riba beveik sutampa su kondensacijos lygiu, o viršutinė - su konvekcijos lygiu. Konvekcijos lygis yra šiek tiek aukščiau nei riba ties kuria kylančio oro temperatūra išsilygina su aplinkos temperatūra: į viršų judantys oro tūriai gali iš inercijos pakilti aukščiau minėtos ribos (tai priklauso nuo oro tūrių judėjimo greičio). Sluoksniai su temperatūros inversija arba su mažais teigiamais temperatūros gradientais stabdo konvekcijos vystymąsi. Kai debesų viršūnė pasiekia tokius sluoksnius, debesodaros procesas sustoja. Tam kad formuotųsi konvekciniai debesys būtina ir tai, kad vertikalus srautas būtų izoliuotas nuo sausesnio aplinkinio oro, kadangi jiems maišantis, krinta oro drėgnumas debesies viduje ir debesis gali išgaruoti. Taip pat galingų vertikalių oro srautų formavimasis gali būti nulemtas trinties į paklotinį paviršių (dinaminė konvekcija). Tačiau pagal bendras formavimosi sąlygas šie judesiai priskiriami frontiniam (konvergenciniam) kilimui.
Frontinis (konvergencinis) kilimas Stambiamastelinis adiabatinis oro kilimas vyksta palei frontinius paviršius. Dažniausiai tokio pobūdžio vertikalūs judesiai yra labai lėti – keli centimetrai per sekundę (tai būdinga lėtai judantiems atmosferos frontams su lėkštais frontiniais paviršiais). Virš kondensacijos lygio formuojasi debesų sistema sudaryta iš sluoksninių debesų: lietaus sluoksninių, aukštųjų sluoksninių, plunksninių sluoksninių bei plunksninių debesų. Tuo tarpu greitai judančių atmosferos frontų atveju, priešakinė fronto dalis dėl trinties į paklotinį paviršių yra ganėtinai stati, todėl šiltas oras staigiai išstumiamas į viršų. Neretai susidaro kamuoliniai lietaus debesys. Kadangi vertikalus oro judėjimas yra nulemtas dviejų skirtingų oro masių susidūrimo, toks kilimas dažnai vadinamas konvergenciniu.
Orografinis kilimas Oro srautui pasiekus kalnų ar kalvų grandinę, jis pradeda šlaitu kilti į viršų. Aukštyneigis judesio momentas perduodamas ir į aukštesnius (esančius virš orografinės kliūties) oro sluoksnius. Kildamas oras adiabatiškai vėsta. Priklausomai nuo kondensacijos lygio aukščio debesys formuojasi žemiau keteros, ties ja ar aukščiau. Jei atmosferos stratifikacija yra pastovi, dažniausiai formuojasi sluoksniniai debesys, esant nedideliam stratifikacijos nepastovumui – kamuoliniai, o jei stratifikacija nepastovumas didelis – lietaus kamuoliniai debesys. Kadangi Saulės spinduliuotė įkaitina kalnų šlaitus ir oras prie jų būna šiltesnis nei tame pačiame lygyje virš slėnio, formuojasi terminė konvekcija, sustiprinanti orografinį oro kilimą. Orografiniai debesys visada dinaminėje būsenoje, nors dažniausiai išlieka toje pačioje vietoje: priešvėjinėje keteros pusėje vyksta oro kilimas ir kondensacija, užuovėjinėje – adiabatinis leidimasis ir garavimas. Pastovios atmosferos stratifikacijos atveju dėl orografijos poveikio formuojasi įvairaus dydžio atmosferos bangos bei su šiais procesais susiję debesys (pvz., lęšiškieji (lenticularis)).
Frikcinė (trinties) turbulencija Priežeminis oro srautas, judantis virš paklotinio paviršiaus, yra nuolat veikiamas trinties jėgos. Priklausomai nuo paklotinio paviršiaus tipo bei pučiančio vėjo greičio susiformuoja įvairaus storio atmosferos sluoksnis (trinties sluoksnis), kuriame jaučiamas trinties jėgos poveikis. Šio sluoksnio storis gali siekti daugiau nei 1 km. Dėl trinties atsiradus turbulenciniams judesiams, priežeminis oras kyla į viršų ir adiabatiškai vėsta, tuo tarpu iš viršutinės sluoksnio dalies oras šildamas leidžiasi žemyn. Tokia šilumos apykaita vyksta tol, kol vertikalus temperatūros gradientas trinties sluoksnyje tampa artimas sausaadiabatiniam. Pastovioje oro masėje ties viršutine sluoksnio riba formuojasi pakilioji inversija stabdanti vertikalų oro maišymasį. Ji gali susijungti su aukšto slėgio laukui būdinga žemyneigių srautų inversija. Turbulencinio maišymosi metu išsilygina ir drėgmės kiekis trinties sluoksnyje. Jeigu trinties sluoksnyje kylančio oro temperatūra nukrinta žemiau rasos taško, formuojasi debesys, kurių pagrindas atitinka kondensacijos lygį, o viršūnė – apatinę inversijos sluoksnio ribą. Su frikcine turbulencija susijęs sluoksninių ir sluoksninių kamuolinių debesų formavimasis. Jei virš trinties sluoksnio stratifikacija yra nepastovi, gali pradėti formuotis konvekciniai debesys. Radiacinis oro vėsimas taip pat turi didelę įtaką debesų, besiformuojančių poinversiniame sluoksnyje susidarymui. Orui vėstant daugėja kondensacijos produktų, žemiau nusileidžia kondensacijos lygis (debesys tampa tankesni ir storesni).