Eine Cumulonimbus-Wolke ist eine der größten Wolken, die in den Wettermustern der Erde gebildet werden. Das hohe, säulenartige Aussehen, oft mit einer flachen Oberseite, kann auf starke Blitze, starken Regen und starken Wind hinweisen. Sturmwolken bilden sich aus aufsteigender warmer Luft, die sich abkühlt und in höheren Lagen oder Höhen über dem Boden Eis und in niedrigeren Lagen Regen erzeugt. Sie können auch Hagel und Tornados erzeugen, die Ernte- und Sachschäden sowie Verletzungen von Menschen und Tieren verursachen können.
Wenn die Sonne den Boden erwärmt, steigt Luft in die Atmosphäre auf. Bei ausreichender Feuchtigkeit oder Wasserdampf können sich Wolken bilden. Die Cumulonimbus-Bildung beginnt mit kleineren Cumuluswolken, die kein Unwetter anzeigen. Wenn die aufsteigende Luft weiter nach oben drückt, können die Kumuluswolken zu hoch aufragenden Kumuluswolken mit Höhen von mehreren zehntausend Fuß oder Metern aufsteigen. Die Bildung von Regentropfen setzt Wärme frei und es kann genug Energie erzeugt werden, um eine immer größere Wolke zu bilden.
Wenn der Blitz beginnt, hat sich eine Cumulonimbus-Wolke entwickelt, und jetzt ist ein Gewitter vorhanden. Gewitter können als einzelne Wolkenformation auftreten, die oft als Luftmassensturm oder isolierte Zelle bezeichnet wird. Sie können auch entlang einer frontalen Grenze aufgereiht werden, die die Linie zwischen einer wärmeren, feuchten Luftmasse und einem kälteren, trockenen Luftsystem ist. Diese Stürme werden oft als Böenlinienstürme bezeichnet und können schweres Wetter verursachen.
Wolken ändern sich ständig, und eine Cumulonimbus-Wolke ist keine Ausnahme. Sie durchlaufen einen Lebenszyklus, wobei jede Phase verräterische Zeichen oder Merkmale aufweist. Diese Stadien werden im Allgemeinen als sich entwickelnd, ausgereift und sich auflösend bezeichnet.
Eine sich entwickelnde Cumulonimbus-Wolke nimmt Wärme aus der aufsteigenden Luft auf, wobei sich in unterschiedlichen Höhen Regen und Eis bilden. Da die Regentropfen mehr Wärme abgeben, können sich Aufwinde aus schnell aufsteigender Luft im Wolkensystem bilden. Wenn genügend Feuchtigkeit mitgeführt wird und sich Eis ansammelt oder zusammenklebt, kann sich Hagel bilden.
Reife Cumulonimbus-Wolken werden typischerweise als Gewitter bezeichnet. Blitze entstehen, wenn durch die Reibung von Wasser in der Wolke elektrische Energie erzeugt wird. Es bildet sich eine säulenartig aufragende Wolke mit einer flachen Spitzenform, die oft als Amboss bezeichnet wird. Der Amboss entsteht, wenn Hochgeschwindigkeitsluft, Jetstream genannt, die Spitze des Sturms vor die Säule drückt.
Ein ausgereiftes Gewitter kann starke Winde durch Abwinde kalter Luft erzeugen, die den Boden der Wolke verlassen, bekannt als Microbursts oder Böenfronten. Starker Regen und häufige Blitzeinschläge deuten darauf hin, dass ein ausgewachsener Sturm im Gange ist. Hagel ist oft in Gebieten an der Vorderseite des Sturms zu sehen, da die angesammelten Eiskristalle zu schwer werden und vor dem Sturm fallen.
Einige Wetterbedingungen können Gewitter erzeugen, die gefährlicher sind. Ein Superzellengewitter ist eine reife Cumulonimbuswolke mit Innenrotation, die Mesozyklon genannt wird. Luft, die sich in unterschiedlichen Höhen in verschiedene Richtungen bewegt, lässt die Superzelle rotieren, was zu Tornados oder starken Winden führen kann. Superzellen können sehr stabile Systeme sein, und gefährliches Wetter kann über lange Distanzen lange Zeit auftreten.
Wenn der Sturm andauert, fällt Regen durch die Wolke, entfernt Feuchtigkeit und verändert den Luftstrom. Die Hitze, die den schnellen Aufwind des sich entwickelnden Sturms verursacht hat, ist verschwunden und der Sturm beginnt sich aufzulösen, mit einigen Regengebieten, aber weniger Wind. Die hoch aufragende Wolkenstruktur beginnt sich aufzulösen und die Cumulonimbus-Wolke wird entweder zu einer gleichmäßigeren Wolkenschicht oder verschwindet.
Andere Arten von Wolken können anzeigen, dass Stürme kommen. Cirruswolken sind sehr dünne Schichten von Eiskristallen in großen Höhen, die oft als dünn oder federartig bezeichnet werden. Diese Eiskristalle sind eigentlich die Spitzen von Cumulonimbus-Wolken in einiger Entfernung, die von Höhenwinden, dem sogenannten Jetstream, vorangetrieben wurden. Zirruswolken können ein Hinweis darauf sein, dass stürmisches Wetter ein oder zwei Tage entfernt ist, da sich der Jetstream schneller bewegt als das Sturmgebiet.