Em qualquer instante, cerca de 2.000 tempestades estão ocorrendo ao redor do mundo – são 50 mil tempestades todos os dias e 16 milhões por ano. As tempestades são mais comuns durante o verão e em regiões tropicais e temperadas, embora também ocorram em regiões próximas aos polos e em outras estações do ano. Ocorrem mais frequentemente sobre os continentes do que sobre os oceanos.

Nuvens de tempestade podem se apresentar de dois modos: isoladas, também conhecidas como tempestades isoladas ou tempestades locais, ou em grupos, formando as tempestades organizadas. Essas costumam ser mais severas e apresentar chuvas e ventos mais intensos, além de granizo. Tempestades são mais frequentes durante à tarde (com ocorrência máxima entre as 16h e 18h - hora local). Sobre as montanhas, o máximo de ocorrência tende a acontecer mais cedo, em torno das 13h. A frequência de tempestades em um dado local depende de vários fatores, entre eles a topografia, a latitude, a proximidade de massas de água e a presença de diferentes sistemas meteorológicos. Uma pequena percentagem das tempestades é considerada severa. Em geral, tempestades severas estão associadas a tempestades organizadas e apresentam ao menos uma das seguintes características: granizo, tornado, eventos fortes. Embora os relâmpagos não sejam considerados como uma das características para definir uma tempestade severa, a maioria das tempestades severas está associada a um grande número de descargas atmosféricas.

Granizo - partícula de gelo com forma arredondada e dimensões da ordem de centímetros. Tempestades acompanhadas da ocorrência de granizo no solo costumam ser chamadas de tempestades de granizo.

Tornado - tempestades acompanhadas de tornados costumam serem chamadas de tempestades tornádicas. Tornados se formam em regiões da tempestade com vários quilômetros de extensão, onde existem fortes movimentos de rotação, denominadas de regiões mesociclônicas. Tempestades severas também costumam produzir correntes de ar descendentes de alta intensidade (em alguns casos, velocidades superiores a 100 km/h), conhecidas como rajadas e microrrajadas. Rajadas possuem em geral extensão de até 10 km e duram de uns poucos minutos a algumas dezenas de minutos. Microrrajadas são rajadas de curta duração (entre 5 e 15 minutos) e que afetam regiões de poucos quilômetros de extensão (tipicamente de 1 a 3 km).

Também chamadas de sistemas convectivos de mesoescala, são um fenômeno muito comum. Em geral, elas tendem a ser maiores do que as tempestades isoladas e duram mais tempo. Alguns tipos particulares desses sistemas são as linhas de tempestades, as linhas de instabilidade e os complexos convectivos de mesoescala. Os demais sistemas recebem o nome genérico de aglomerados de tempestades.

Tempestades organizadas costumam apresentar duas regiões distintas: uma região convectiva e uma região estratiforme. A região convectiva é caracterizada por forte convecção e grande altura do topo da nuvem, enquanto a região estratiforme situa-se na parte posterior da nuvem, em relação ao seu movimento, e caracteriza-se como uma camada de nuvens de grande extensão horizontal (centenas de quilômetros) e menor altura de topo (semelhante a uma extensa bigorna).

Linhas de tempestade são formadas por tempestades individuais que se movem próximas uma das outras sem interagirem entre si. Linhas de instabilidade são sistemas de nuvens de tempestade arranjadas segundo uma linha. Diferentemente de uma linha de tempestades, as nuvens de tempestade em uma linha de instabilidade interagem entre si, sendo conectadas pela região estratiforme. Linhas de instabilidade podem se estender por centenas de quilômetros. Normalmente essas linhas produzem ventos muito fortes e algumas vezes fracos tornados, e são geralmente formadas perto da interface entre uma massa de ar úmida e quente, e uma massa de ar fria. Diferentemente das tempestades isoladas, raramente permanecem estacionárias. Devido ao deslocamento do sistema, à medida que as nuvens vão se dissipando, novas nuvens vão sendo formadas de forma que a tempestade pode durar por várias horas.

Complexos convectivos de mesoescala são os maiores membros dos sistemas convectivos de mesoescala. Eles são sistemas quase circulares com diâmetros típicos de 300 a 400 km, contendo em seu interior centenas de tempestades interligadas. Duram em média de 10 a 12 horas e ocorrem principalmente à noite, muito embora em certas ocasiões possam regenerar-se durando por vários dias. Por se moverem, em geral, lentamente (típicas velocidades de 20 a 40 km/h) podem afetar uma região por um longo período de tempo. Evidências indicam que um só complexo convectivo pode ser responsável por até 50% da densidade de relâmpagos anual de uma dada região.

Ao longo de sua vida, um tipo de tempestade pode evoluir para outro tipo. Por exemplo, linhas de tempestades podem evoluir para linhas de instabilidade. Estas por sua vez, podem se dividir em tempestades supercelulares.

As tempestades também podem se agrupar em sistemas de dimensões em escala sinótica: são as tempestades tropicais e as tempestades extratropicais ou ciclones. Tais sistemas atingem dimensões de centenas a milhares de quilômetros, costumam apresentar ventos superiores a 300 km/h, podem durar vários dias e possuem uma estrutura que se caracteriza por bandas de tempestade, com larguras de algumas dezenas de quilômetros, que se movem em torno de uma região central de forma quase circular, denominada olho do sistema. Por causa de suas dimensões, elas são afetadas pela rotação da terra, de tal modo que tendem a girar no sentido horário no hemisfério sul e anti-horário no hemisfério norte. Devido ao seu alto grau de organização, essas tempestades são associadas a níveis de precipitação muito maiores que outras tempestades.

Tempestades tropicais com ventos na região central maiores que 100 km/h são também conhecidos como furacões. Furacões podem atingir até 2.000 km de diâmetro e costumam se formar nos oceanos e migrarem para os continentes. Seu olho tem uma forma quase circular com um diâmetro de 10 a 30 km. Quanto menor o olho do furacão, maior é sua intensidade. Ao atingirem os continentes, costumam provocar tornados. Cerca de 50 furacões ocorrem por ano. Cerca de 70% deles se formam nos oceanos, entre 10 e 20 graus do equador, em regiões onde a temperatura superficial da água excede 27°C. Diferentemente das tempestades tropicais, as tempestades extratropicais são formadas a partir dos gradientes de temperatura da atmosfera em regiões de médias latitudes e possuem um diâmetro médio de 3.000 km.

Uma tempestade isolada pode durar de uma a algumas horas (cerca de 80% duram menos de três horas), tem um diâmetro de 10 a 20 km, alcança altitudes de 6 a 20 km (cerca de 50% ultrapassa 15 km de altura) e move-se com velocidade de até 50 km/h. Normalmente elas podem ser identificadas por seu largo e brilhante topo esbranquiçado, a bigorna, que se projeta na direção dos ventos.

Tempestades isoladas podem produzir de poucas dezenas a algumas centenas de relâmpagos ao longo de sua vida. Em geral, produzem de um a quatro relâmpagos nuvem-solo por minuto. Relâmpagos produzidos por tempestades isoladas tendem a ocorrer predominantemente ao final da tarde. Linhas de instabilidade ou complexos convectivos de mesoescala, por sua vez, podem produzir centenas de relâmpagos por minuto. Neste caso, não há um horário preferencial de ocorrência dos relâmpagos.

Uma tempestade isolada pode ser formada por uma única célula (unicelular), por várias células (multicelular) ou por uma supercélula. A célula é uma região com movimento convectivo independente. Uma tempestade unicelular pode durar menos de uma hora e as tempestades isoladas multicelulares ou supercelulares podem afetar uma região por várias horas.

Uma tempestade multicelular consiste de várias células adjacentes umas às outras, em diferentes estágios de desenvolvimento, e pode se tornar uma tempestade severa. Seu tamanho pode atingir um diâmetro de uma centena de quilômetros. As células interagem entre si de tal modo que as correntes de ar descendente de uma célula em dissipação podem intensificar as correntes de ar ascendente de uma célula adjacente. A maioria das tempestades isoladas tem mais de uma célula, isto é, são multicelulares.

Tempestades supercelulares são consideradas as maiores tempestades isoladas, possuindo dimensões equivalentes às maiores tempestades multicelulares e podendo atingir alturas de até 20 km, ultrapassando a tropopausa. Embora mais raras, elas são mais violentas, duram de 2 a 6 horas e são tempestades com uma célula gigante, caracterizadas por uma forte corrente de ar ascendente (atingindo velocidades maiores que 150 km/h) combinada com intenso movimento giratório. Sua existência está relacionada às variações verticais dos ventos horizontais, conhecidas como cisalhamento vertical do vento e a instabilidade da atmosfera.

Em geral, tempestades multicelulares estão associadas a ventos horizontais com fortes gradientes verticais tanto em intensidade quanto em direção. Elas são frequentemente classificadas como tempestades severas, sendo responsáveis pela maioria dos grandes tornados e pela ocorrência de granizo.

Tempestades supercelulares são eletricamente mais ativas do que as tempestades isoladas com uma única célula ou multicelulares. Existem vários fatores que influenciam na severidade de uma tempestade supercelular. Os principais fatores são a intensidade das correntes de ar ascendentes e a velocidade dos ventos horizontais nos níveis superiores.

Outro aspecto importante associado às tempestades multicelulares, supercelulares e tempestades organizadas é a existência próxima à sua formação de um gradiente vertical dos ventos horizontais. A presença deste gradiente faz com que as correntes descendentes de ar tendam a ocorrer em uma região distinta das correntes ascendentes de ar, permitindo que a tempestade persista por um período de tempo mais longo que uma tempestade unicelular.