云雾降水现象的形成、演变、消散的物理过程和规律。研究这些规律的学科称云雾物理学。研究云雾物理，可了解自然云和降水的发展规律，有助于分析和预报天气，也可为人工影响局部天气提供依据。云雾降水对农业、交通运输、飞行、军事活动及其它国民经济部门都有影响，研究它具有重要意义。16世纪以前，人们仅凭观察加臆断才获得某些云雾降水的知识。16世纪末到20世纪上半叶，因云雾探测仪器的不断发明和发展（如：早期有风筝、气球，后来有探空仪、飞机、雷达等），人们对云内结构日渐了解，为云雾研究提供了条件。1946年，V.J.谢弗与B.冯乃古特分别找到人工影响冷云降水的可靠催化剂（干冰与碘化银），促进了云的微物理研究。20世纪60年代以来，云雾物理研究工作中使用了先进技术装备（如：多种类型的雷达、人造卫星、电子计算机等），加强了云雾物理的探测与研究手段；采用了数值试验、室内模拟实验及外场观测相结合的研究方法。因此人们对云雾降水的知识大大扩展。

云由水滴或（和）冰晶组成，是水汽在空中的凝结（凝华）现象。空中水汽发生凝结（凝华），一般需达到（或超过）饱和，并要有凝结核（或凝华核）存在。大气中一般不缺乏凝结核（或凝华核）。大气中云的实际生、消常是几种过程的综合作用结果。

云的形成

形成云的关键是水汽达到（或超过）饱和。而降低温度是水汽达到（或超过）饱和的主要途径。空气的上升膨胀冷却是形成云的主要原因。成因不同，云状也不同。对流运动形成积状云（淡积云、浓积云、积雨云、高积云、卷积云等）；稳定空气沿锋面或山坡的缓慢斜升运动形成层状云（雨层云、高层云、卷层云等）；在逆温层上、下风速切变大的地方或稳定空气过山后产生的波状运动能形成波状云（层积云、高积云、卷积云等）。潮湿气层的夜间辐射冷却、暖湿空气流经冷的下垫面时因热量向下传递而引起的平流冷却，也能形成云（例如层云）。增加水汽量使局部空气中水汽达到（或超过）饱和时也会形成云（如碎雨云）。大气层结稳定时，乱流混合作用能使乱流混合层的上部出现降温、增湿，亦可形成云（如层积云）。

云的消散

增温或减湿能使云内空气由饱和变为不饱和，引起云滴蒸发、云消散。有云空气的下降运动会产生绝热压缩增温，以及外界未饱和空气卷入云内都会使云内的相对湿度变小，云滴增大降落导致云内水分减少，这些均能引起云的消散。

雾由水滴或（和）冰晶组成，是水汽在近地面的凝结（凝华）现象。大气中雾的实际生消过程常是几种过程综合作用的结果。

雾的形成

近地面空气中多凝结核（凝华核），空气经降温、增湿使水汽达到（或超过）饱和就可形成雾。由夜间近地面空气辐射冷却形成的雾称辐射雾。由暖湿空气平流到较冷下垫面上，经下部冷却形成的雾称平流雾。如在暖锋后，因是暖湿空气移至原来为冷气团控制的地区，冷却后可形成锋后雾。较暖水面上覆盖有较冷空气时，由水面蒸发出的水汽冷却而形成的雾称蒸汽雾（即蒸发雾）。空气沿山坡上升膨胀冷却而形成的雾称上坡雾。当两块接近饱和、但具有不同温度的气块发生水平混合时，由于饱和水汽压随温度的改变呈指数规律，就使混合后空气的平均水汽压可能比混合空气平均温度下的饱和水汽压大，形成混合雾。如在锋区，冷暖空气的混合可形成锋际雾。

雾的消散

增温与减湿过程会引起雾消散。当雾移至暖地表面而增温，或经太阳照射后地面对空气的再加热作用，能引起雾消。雾内空气与外界未饱和空气混合，会使雾内空气的相对湿度变小，引起雾滴蒸发；风和乱流混合越强，雾消失越快。由过冷却水滴组成的水雾在雪面上移行时，因冰面饱和水汽压小于同温度的水面饱和水汽压，雪面产生水汽的凝华，使空气中水汽量减小，引起雾滴蒸发。此外，雾滴因凝结和碰并增大而降落，使雾内水分减少，引起雾消。

水汽是形成降水的原料。降水是在一定的宏观条件与微观过程的综合作用下所形成的。降水的宏观条件是要有上升气流将水汽、凝结核（凝华核）输入云内，通过绝热膨胀冷却而生成云滴（或冰晶），再经过云中的微观过程，使云滴（典型半径是10微米）或冰晶长大成雨滴（典型半径约1毫米）或雪晶。

暖云降水机制

云体温度高于0℃的云称暖云。暖云云滴有两种增长方式。①凝结增长。指在过饱和环境中，云滴表面有水汽分子凝结而增长的过程。云滴的凝结增长速率，随云滴半径的增大而变小。凝结增长仅在云滴较小时才是重要的。②碰并增长。指云滴间碰撞、合并而引起的云滴增长。当云滴受重力作用具有不同的下降末速（或上升速度）、云滴受乱流运动及分子布朗运动的作用、云滴带有异性电荷以及靠得近的两云滴平行下降时，都有可能发生碰并。碰并增长在云滴长成雨滴的过程中起重要作用。20世纪50年代初，研究碰并增长是使用连续碰并模式。即假定在大核、巨核上由凝结产生的大云滴与均匀分布在云内的小云滴连续碰并而增大。近期研究碰并增长已大量使用随机碰并模式。1955年，英国J.泰尔福特第一个把随机碰撞概念应用于碰并增大，大云滴可由随机碰撞产生。当云滴半径增长至数微米后，由于气流冲击，大水滴破碎成若干小水滴。每个小水滴又长大成大水滴，然后再破碎、再长大。通过大水滴的这种“连锁反应”的增殖过程，在较短时间内即可产生降水。

中国气象工作者根据20世纪60年代初暖云的观测资料，认为云中含水量和气流的起伏变化是影响云中水滴变化的主要因素，于1964年提出了暖云降水的起伏理论，初步说明了暖性薄云产生降水的原因。

冷云降水机制

冷云是指全部（或部分）云体的温度低于0℃的云。由冰晶或冰晶与水滴，或过冷却水滴与水滴组成。冰水共存的混合云中的降水理论，主要由瑞典学者T.伯杰龙在1933年和德国学者W.芬德森在1938年提出，混合云中降水质粒的形成过程常称伯杰龙—芬德森过程。冷云中冰晶的增长有两种方式。①凝华增长。指冰晶在相对于冰面过饱和环境中依靠水汽分子凝华在冰晶表面而引起的增长。若云内是冰水共存、实际水汽压介于冰面饱和水汽压（E₁）与水面饱和水汽压（E）间，在同温度下，因E₁＜E，故冰面有水汽凝华，使空气中水汽量减少。引起水滴蒸发，称蒸凝过程（冰晶效应）。在－12℃左右，（E－E₁）的差值最大，蒸凝过程最强烈。凝华增长速率随冰质粒尺度的增大而变慢。②结凇、粘连增长。冰晶尺度达1毫米左右后，将以显著速度（约50厘米/秒）下降。若冰晶与过冷水滴相碰，过冷却水滴冻结在冰晶上，出现结凇增长；若冰晶与冰晶相碰，会发生粘连。粘连随温度升高而增加。由粘连引起的增长称粘连增长。结凇、粘连增长的速率随冰晶尺度的增大而增大。

过冷却水滴冻结时会破碎，脆弱冰晶（如枝状冰晶、针状冰晶等）相碰时会断裂，冰粒结凇时有碎屑产生，从而引起冰晶的繁生。繁生的快慢与水滴的尺度分布、液水含量、碰撞速度、气温、结凇表面的温度、乱流强弱等因素有关。冰晶增大后降至地面时，可以是固态降水（如：雪、霰、雹），也可能已融化成雨。无冰晶的冷云，水滴是通过凝结，碰并增长而产生降水。