Thời tiết khắc nghiệt là do một quá trình gọi là đối lưu, xảy ra khi không khí ấm áp buộc phải bay lên để chứa không khí lạnh đi vào. Do không khí lạnh có mật độ cao hơn không khí ấm, nên khi không khí ấm gặp mặt trước lạnh, không khí từ mặt trước lạnh đi vào sẽ thay thế không khí ấm bằng cách đẩy nó lên trên, tạo điều kiện cần thiết cho thời tiết khắc nghiệt hoặc bão.
Khi các tinh thể băng và giọt nước chuyển động hỗn loạn trong một đám mây, sự chuyển động của chúng khiến các nguyên tử gần đỉnh của đám mây trở nên tích điện dương, trong khi các nguyên tử thấp hơn ở giữa và dưới cùng của đám mây trở nên tích điện âm. Sự chuyển động giữa các điện tích trái dấu tạo ra hiệu điện thế. Điện áp tích tụ trong hệ thống cho đến khi nó đạt đến một điểm đủ lớn để phóng điện, dẫn đến sét và sấm sét. Sét là kết quả trực quan, và nó giải phóng một lượng lớn nhiệt. Nhiệt lượng tỏa ra sẽ nở ra, gây ra sấm sét. Sau khi xả, quá trình lặp lại. Mưa trong thời tiết khắc nghiệt là kết quả của không khí ấm áp. Khi không khí ấm tăng lên, nó bắt đầu lạnh đi và ngưng tụ lại. Các giọt nước sinh ra từ quá trình ngưng tụ đặc hơn không khí xung quanh, vì vậy chúng rơi xuống đất dưới dạng mưa.
