Гроза является одним из проявлений мощной вертикальной конвекции во влажных и сильно неустойчивых воздушных массах. Грозы возникают в мощных кучево-дождевых облаках и выражаются многократными электрическими искровыми разрядами между разноименно заряженными облаками, частями облаков, или между облаками и землей (молниями). Звуковые эффекты, сопровождающие эти разряды, называются громом. Во время сильной грозы в умеренных широтах России за 1 час отмечается до 500 молний.
Грозы часто сопровождаются ливневыми осадками, градом, шквалами и смерчами. Во время очень сильных гроз могут наблюдаться все эти явления одновременно.
Ливневые осадки – кратковременные осадки большой интенсивности. При очень сильном ливне на несколько минут может выпасть месячная сумма осадков.
Град – осадки в виде частичек плотного льда обычно неправильной формы и размером от 5 до 50 мм. Иногда размер градин может достигать 10–20 см, а вес 2–3 кг. Скорость падающих ледяных «снарядов» достигает 25–27 м/с. В умеренных широтах на 10 гроз приходится в среднем 1 случай выпадения града. Град диаметром 20 мм и более является особо опасным атмосферным явлением. В сельскохозяйственных районах России максимально возможное число дней с таким градом не превышает 1–2 случая в год. Крупный град отсутствует на Сахалине, Камчатке, Колыме, в арктических районах и на Кольском полуострове. Град повреждает и уничтожает посевы, виноградники, машины, дома, нанося большой ущерб экономике.
Шквал – внезапное, резкое, кратковременное усиление ветра с изменением его направления. Скорость ветра может превышать 25–30 км/час. Явление длится несколько минут и захватывает узкую полосу в несколько сот метров. На Европейской части России шквалы отмечаются ежегодно на большей части территории. Во время сильных шквалов с корнем вырываются деревья, повреждаются ЛЭП, срываются крыши с домов.
Смерч – это сильный, маломасштабный вихрь под грозовым облаком с вертикальной или изогнутой осью. Имеет вид темного, вращающегося с огромной скоростью столба диаметром в несколько десятков метров. Смерч опускается из низкого основания облака в виде воронки, навстречу которой с земной поверхности может подниматься другая из брызг или пыли, соединяющаяся с первой. Скорость ветра достигает 50–100 км/час и более (теоретически до 300 м/с). Смерч имеет огромную разрушительную силу. На территории России смерч – довольно редкое явление.
На большей части территории России грозы наблюдаются обычно летом, как в однородных воздушных массах, так и на фронтальных разделах. Первые развиваются преимущественно во второй половине дня и вечером за счет термической конвекции, вторые могут наблюдаться в любое время суток. На Черноморском побережье Кавказа грозы регистрируются во все сезоны, однако количество зимних гроз составляет только 20% от их общего числа.
В умеренных широтах Европейской части России и Западной Сибири преобладают фронтальные грозы, причем около 70% их них отмечаются на холодных фронтах. Грозовые очаги, возникающие на этих фронтах, имеют протяженность несколько сот километров в длину и только 40–50 км в ширину. Интенсивность этих гроз наибольшая.
На земном шаре одновременно происходит до 1800 гроз. В высоких широтах грозы редки, но, все же, в летнее время изредка наблюдаются даже в Центральной Арктике. Количество и продолжительность гроз, в зависимости от местных географических условий, в отдельные годы могут существенно отличаться от средних значений. Так, в умеренной зоне средняя продолжительность гроз за год составляет 30 часов, но в отдельные годы она изменяется от 10 до 65 часов. Над магнитными аномалиями грозовая деятельность усиливается, а у крупных водоемов с крупными берегами (Каспийское море, озеро Байкал, Ладожское озеро и др.) ослабевает.
Средняя продолжительность грозы в день с грозой по России колеблется в пределах 2-х часов. У крупных водоемов с плоскими берегами она снижается до 1,5 – 1,7 часов, а на возвышенностях, в горах Урала, Кавказа, Забайкалья возрастает до 2,5 – 3-х часов.
Около 60% от общего числа гроз фиксируется в послеполуденные часы, меньше всего – в ночные (до 10%). Абсолютный минимум зарегистрированных гроз в течение суток, приходится на время перед восходом солнца.