強對流天氣突然出現的主要原因是空氣中有強烈的垂直運動,導致天氣現象,其中最典型的是夏季午後的強對流天氣:白天,地面不斷吸收太陽的短波輻射,溫度升高,釋放長波輻射加熱大氣。當地面附近的空氣從地球表面接收到足夠的熱量時,就會膨脹,密度降低,這時大氣就會處於不穩定狀態。這就像水缸裏的油和水壹樣。當密度較小的油在水箱底部,水在頂部時,會有很強的向上運動,最終油會浮到水面。
同理,近地面的熱空氣在浮力作用下上升,形成上升的濕熱氣流。當它上升到壹定高度時,由於溫度下降,空氣中含有的水蒸氣會凝結成水滴。當水滴下落時,它們被更強的上升氣流帶起,以此類推,小水滴開始積累並整合成大水滴,直到高空氣流無法支撐它們的重量,最後它們落入雨水中。
部分地區強對流天氣範圍廣、發生頻率高的主要原因是南方冷空氣活動異常,頻繁與濕氣流碰撞,非常不穩定。這種潮濕溫暖的大氣會在夏季炎熱的午後產生強烈的垂直運動,導致強對流天氣。此外,北方地區高空受較強的西北氣流控制,白天天氣晴好,太陽輻射強,近地面溫度上升快,而華北地區的渦旋相對穩定,往往導致冷平流南下,在部分地區形成上冷下暖的不穩定大氣,使這些地區容易出現強對流天氣。