Mehrzellige Gewitter und mesoskalige Konvektionssysteme
Heftiges Wetter am Boden wird normalerweise durch organisierte mehrzellige Stürme, Böenlinien, erzeugt oder eine Superzelle. All dies ist tendenziell mit einer mesoskaligen Störung verbunden (ein Wettersystem mittlerer Größe, dh 10 bis 1.000 km in horizontaler Ausdehnung). Mehrzellige Stürme haben mehrere Auf- und Abwinde in unmittelbarer Nähe zueinander. Sie treten in Zellclustern in verschiedenen Entwicklungsstadien auf, die sich als Gruppe zusammen bewegen. Innerhalb des Clusters dominiert eine Zelle eine Zeit lang, bevor sie geschwächt wird, und dann wiederholt eine andere Zelle den Zyklus. In Böenlinien bilden sich Gewitter in einer organisierten Linie und bilden eine einzige durchgehende Böenfront (die Vorderkante des Abflusses eines Sturms aus seinem Abwind). Superzellstürme haben einen intensiven Auf- und Abwind; Sie werden nachstehend ausführlicher erläutert.
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Manchmal führt die Entwicklung einer mesoskaligen Wetterstörung dazu, dass sich Gewitter über eine Region mit einem Durchmesser von Hunderten von Kilometern entwickeln. Beispiele für solche Störungen sind Frontalwellenzyklone (Niederdrucksysteme, die sich aus einer Welle an einer Front entwickeln, die warme und kühle Luftmassen trennt) und Niederdrucktröge in oberen Bereichen der Atmosphäre. Das resultierende Muster von Stürmen wird als mesoskaliges Konvektionssystem (MCS) bezeichnet. Schwere MCs mit mehreren Zellen und Superzellenstürme sind häufig mit MCS verbunden. Die von diesen Systemen erzeugten Niederschläge umfassen typischerweise Niederschläge aus konvektiven Wolken und aus schichtförmigen Wolken (Wolkenschichten mit großer horizontaler Ausdehnung). Stratiformer Niederschlag ist hauptsächlich auf die Überreste älterer Zellen mit einer relativ geringen Vertikalgeschwindigkeit zurückzuführen, dh mit begrenzter Konvektion.
Gewitter können durch eine Kaltfront ausgelöst werden, die sich in feuchte, instabile Luft bewegt. Manchmal entwickeln sich in der warmen Luftmasse Böenlinien, die zehn bis hundert Kilometer vor einer Kaltfront liegen. Die Tendenz präfrontaler Stürme, mehr oder weniger parallel zur Front ausgerichtet zu sein, deutet darauf hin, dass sie durch von der Front verursachte atmosphärische Störungen ausgelöst werden.
In den zentralen Vereinigten Staaten treten im Frühling häufig schwere Gewitter auf, wenn kühle Westwinde in mittleren Höhenlagen (3.000 bis 10.000 Meter Höhe) bewegen sich über warme und feuchte Oberflächenluft, die vom Golf von Mexiko nach Norden strömt. Die resultierende breite Instabilitätsregion erzeugt MCSs, die viele Stunden oder sogar Tage bestehen bleiben.
In den Tropen treffen die nordöstlichen Passatwinde auf die südöstlichen Trades in der Nähe des Äquators, und die resultierende intertropische Konvergenzzone (ITCZ) ist gekennzeichnet durch feuchte und instabile Luft. Gewitter und MCS treten im ITCZ in großer Menge auf; Sie spielen eine wichtige Rolle beim Transport von Wärme in die oberen Ebenen der Atmosphäre und in höhere Breiten.