Кучевые облака (лат. Cumulus) — плотные, днём ярко-белые облака со значительным вертикальным развитием. Связаны с развитием конвекции в нижней и частично средней тропосфере.
Чаще всего кучевые облака возникают в холодных воздушных массах в тылу циклона, однако нередко наблюдаются и в тёплых воздушных массах в циклонах и антициклонах (кроме центральной части последних).
В умеренных и высоких широтах наблюдаются преимущественно в тёплое время года (вторая половина весны, лето и первая половина осени), а в тропиках круглогодично. Как правило, возникают в середине дня и разрушаются к вечеру (хотя над морями могут наблюдаться и ночью).
Высота нижней границы кучевых облаков сильно зависит от влажности приземного воздуха и составляет чаще всего от 400 до 1500 м, а в сухих воздушных массах (особенно в степях и пустынях) может составлять 2—3 км, иногда даже 4—4,5 км.
Нижняя граница кучевых облаков — плоская[1] и связана с точкой росы и давлением воздуха. Так как давление воздуха с увеличением высоты уменьшается, то выше нижней границы кучевых облаков (точки росы) вода находится в виде пара, а ниже нижней границы кучевых облаков (точки росы) конденсируется в жидкую фазу и выпадает в виде дождя.
Кучевые облака образуются за счет атмосферной конвекции, когда воздух, нагретый у поверхности Земли начинает подниматься вверх. По мере подъёма температура воздуха падает (в соответствии с градиентом), вызывая повышение относительной влажности (RH). Когда конвекция достигает определённого уровня, относительная влажность достигает ста процентов, и начинается влажно-адиабатическая фаза. В этот момент происходит положительная обратная связь — поскольку относительная влажность выше 100 %, водяной пар конденсируется, выделяя скрытое тепло, нагревая воздух, стимулируя дальнейшую конвекцию и образуя кучевое облако[2][3]. Высота облака от его основания до вершины зависит от температурного профиля атмосферы и наличия каких-либо инверсий[4]. Во время конвекции окружающий воздух увлекается (смешивается) с тепловым потоком, и общая масса восходящего воздуха увеличивается[5]. Дождь образуется в кучевом облаке в результате процесса, состоящего из двух недискретных этапов. Первый этап происходит после того, как малые капли объединяются в более крупные. Американский химик Ирвинг Ленгмюр открыл, что поверхностное натяжение в каплях воды обеспечивает немного более высокое давление на каплю, повышая давление водяного пара на небольшую величину. Повышенное давление приводит к испарению этих капель и конденсации водяного пара на более крупных каплях. После того как более крупные капли вырастут примерно до 20-30 микрометров, наступает второй этап[5]. В фазе аккреции дождевые капли начинают падать вниз, а другие капли сталкиваются и объединяются с ними, увеличивая размер капель. Ленгмюру удалось вывести формулу, которая предсказывала, что радиус капли будет неограниченно расти в течение дискретного периода времени[6].