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Depuis les nuages, différentes formes de précipitations peuvent tomber vers le sol comme : la pluie, la bruine, la pluie verglaçante, les granules de glace, la neige, la neige en grains, la neige roulée, le grésil ou la grêle. Dans nos régions, les précipitations débutent généralement haut dans les nuages avant de tomber, comme c’est le cas pour la neige. Le type de précipitation qui atteint la surface terrestre dépend de la distribution verticale de la température dans l’atmosphère. Par exemple, lorsque les températures restent négatives sur tout le profil vertical, c’est de la neige qui tombe.

Lorsque les nuages sont formés par condensation, ils sont constitués de gouttelettes d’eau en surfusion, de petits cristaux de glace ou d’une combinaison des deux (voir formation des nuages). Ces éléments flottants dans les nuages peuvent se transformer en précipitations si les particules deviennent assez lourdes pour atteindre la surface de la terre. Pour ce faire, les particules dans le nuage doivent grossir jusqu’à une taille suffisante (une goutte de pluie représente 5 millions de gouttelettes).

Il y a deux processus qui peuvent conduire au grossissement des particules :

Les nuages relativement chauds (ceux dont le sommet est à environ -10 ou -12°C) sont principalement composés de gouttelettes en surfusion. Certaines gouttelettes sont plus grosses que d’autres, ce qui les amènent à descendre légèrement dans le nuage. Elles peuvent alors rentrer en collision avec d’autres gouttelettes, entraînant un processus que l’on appelle coalescence. Si les gouttes sont alors suffisamment grosses, elles peuvent atteindre le sol. Mais dans nos régions tempérées, cela formera plutôt un « nuage d’eau » avec seulement très peu de précipitation. En revanche, dans les tropiques où l’on peut trouver beaucoup et de grands noyaux de condensation dans l’atmosphère suite aux forts mouvements verticaux, cela donne lieu à de fortes précipitations.

La théorie de l’effet Bergeron décrit le second processus par lequel des nuages peuvent former des précipitations. Ce processus survient lorsque dans les nuages, des cristaux de glace et des gouttelettes en surfusion apparaissent conjointement (mélange dans les nuages), soit lorsque les températures sont moindres que -10 à -12°C. Il faut que la pression de surface des cristaux de glace soit inférieure à celle de l’eau. La vapeur d’eau se précipite alors sur la glace, et les gouttelettes d’eau s’évaporent partiellement. En conséquence, les cristaux de glace se développent au détriment des gouttelettes d’eau.

Les cristaux de glace grossissent et se densifient, et tombent sous forme de neige. Dans nos régions, ce processus est beaucoup plus important dans la formation des précipitations que la coalescence. La majorité des précipitations se forment haut dans les nuages, sous la forme de neige, y compris en été.