Bentuk hujan batu dalam awan ribut petir kuat, terutamanya yang mempunyai arus menaik sengit, tinggi kandungan air cecair, takat menegak, titisan air yang besar, dan di mana bahagian yang baik dari lapisan awan itu di bawah paras beku 0 °C (32 °F). [3] Jenis-jenis arus menaik yang kuat juga boleh menunjukkan kehadiran puting beliung.[9] Kadar pertumbuhan yang maksimum di mana udara adalah berhampiran suhu -13°C (9°F).

Lapisan semulajadi hujan batu

Seperti hujan di awan kumulonimbus, hujan batu bermula sebagai titisan air. Seperti titisan meningkat dan suhu menyala di bawah paras beku, mereka menjadi air disejuklampau dan akan membeku dengan nukleus pemeluwapan. Keratan rentas melalui hujan batu yang besar menunjukkan struktur seperti bawang. Ini bermakna hujan batu diperbuat daripada lapisan tebal dan lut, berselang-seli dengan lapisan yang nipis, putih dan legap. Bekas teori mencadangkan bahawa hujan batu adalah tertakluk kepada pelbagai penurunan dan penaikan, jatuh ke dalam zon kelembapan dan pembekuan semula kerana mereka telah ditarik balik. Usul itu dianggap bertanggungjawab untuk lapisan yang berturut-turut hujan batu. Penyelidikan baru, berdasarkan teori serta kajian lapangan, telah menunjukkan ini tidak semestinya benar.

Udara yang bergerak ribut, dengan kelajuan angin menaik diarahkan setinggi 110 batu per jam (180 km/h),[10] bertiup hujan batu itu merangkumi sehingga awan. Seperti hujan batu yang naik ia mengalir ke dalam bidang awan di mana kepekatan kelembapan dan titisan air disejuklampau berbeza. Perubahan kadar pertumbuhan hujan batu itu bergantung kepada perubahan dalam kelembapan dan titisan air pendinginan bahawa ia menghadapi. Kadar pertambahan titisan air merupakan satu lagi faktor dalam pertumbuhan hujan batu itu. Apabila hujan batu bergerak ke kawasan yang mempunyai kepekatan tinggi titisan air, ia menangkap kedua dan memperoleh lapisan lut. Sekiranya hujan batu bergerak ke dalam kawasan di mana kebanyakannya wap air boleh didapati, ia memperoleh lapisan ais putih legap.[11]

Tambahan pula, kelajuan hujan batu bergantung kepada kedudukannya dalam udara yg bergerak awan dan besar-besaran. Ini menentukan ketebalan yang berbeza-beza daripada lapisan hujan batu. Kadar pertambahan titisan air dlsejuklampau ke hujan batu bergantung kepada halaju relatif antara titisan air dan hujan batu itu sendiri. Ini bermakna bahawa umumnya hujan batu yang lebih besar akan menjadi jauh dari udara yang bergerak yang lebih kukuh di mana mereka boleh lulus lebih masa yang semakin meningkat.[11] Seperti hujan batu tumbuh ia mengeluarkan haba pendam, yang menyimpan bahagian luarnya dalam fasa cecair. Kerana ia menjalani 'pertumbuhan basah', lapisan luar adalah melekit (iaitu lebih pelekat), jadi hujan batu tunggal boleh berkembang berlanggar dengan hujan batu kecil yang lain, membentuk entiti yang lebih besar dengan bentuk yang tidak teratur.[12]

Hujan batu akan terus meningkat dalam ribut petir sehingga jisimnya tidak lagi disokong oleh udara yg bergerak. Ini mungkin mengambil masa sekurang-kurangnya 30 minit berdasarkan kuasa yang arus menaik dalam ribut petir hujan batu yang menghasilkan, yang atas biasanya lebih besar daripada 10 km tinggi. Ia kemudian jatuh ke tanah sambil terus berkembang, berdasarkan proses yang sama, sehingga ia meninggalkan awan. Ia kemudian akan mula cair kerana ia pas ke udara di atas suhu beku.[13]

Oleh itu, trajektori unik dalam ribut petir adalah mencukupi untuk menjelaskan struktur lapisan seperti hujan batu. Satu-satunya kes di mana pelbagai trajektori boleh dibincangkan adalah dalam ribut petir multicellular, di mana hujan batu boleh dikeluarkan dari bahagian atas sel "ibu" dan ditangkap di udara yang bergerak sel yang lebih sengit "anak perempuan". Walau bagaimanapun, ini adalah satu kes yang luar biasa.[11]

Faktor-faktor yang memihak hujan batu

Hujan batu adalah yang paling biasa dalam pedalaman benua pertengahan latitud, kerana pembentukan hujan batu adalah jauh lebih cenderung apabila paras beku di bawah ketinggian 11,000 kaki (3,400 m).[14] Pergerakan udara kering ke dalam ribut petir kuat ke atas benua boleh meningkatkan kekerapan hujan batu dengan menggalakkan penyejukan penyejatan yang merendahkan paras beku awan ribut petir memberi hujan batu isipadu yang lebih besar untuk berkembang dalam. Oleh itu, hujan batu jarang berlaku di kawasan tropika walaupun kekerapan yang lebih tinggi ribut petir daripada di pertengahan latitud kerana suasana yang lebih kawasan tropika cenderung untuk menjadi lebih panas lebih ketinggian yang lebih besar. Hujan batu di kawasan tropika berlaku terutamanya pada ketinggian yang lebih tinggi.[15]

Pertumbuhan hujan batu menjadi menghilang kecil apabila suhu udara jatuh di bawah -30 °C (-22 °F) kerana titisan air disejuklampau menjadi jarang berlaku pada suhu ini.[14] Sekitar ribut petir, hujan batu adalah yang paling mungkin dalam awan pada ketinggian di atas 20,000 kaki (6100 m). Antara 10,000 kaki (3,000 m) dan 20,000 kaki (6,100 m), 60 peratus daripada hujan batu masih dalam ribut petir, walaupun 40 peratus sekarang terletak di dalam udara yang jelas di bawah andas. Di bawah 10,000 kaki (3,000 m), hujan batu adalah sama rata di dalam dan sekitar ribut petir dengan jarak 2 batu nautika (3.7 km).[16]