Chmury stanowią jedno z najbardziej charakterystycznych zjawisk atmosferycznych. Ich obecność na niebie jest efektem procesów fizycznych zachodzących w troposferze – najniższej warstwie atmosfery. Podstawowym mechanizmem prowadzącym do powstania chmur jest kondensacja pary wodnej zawartej w powietrzu. Gdy wilgotna masa powietrza unosi się i ochładza, osiąga punkt rosy – temperaturę, przy której para wodna zaczyna się skraplać, tworząc mikroskopijne krople wody lub kryształki lodu. Dla zajścia tego procesu konieczna jest obecność jąder kondensacji, czyli mikroskopijnych cząstek pyłu, soli lub aerozoli, na których może osadzać się skraplająca się para wodna. Unoszenie się powietrza może mieć różne przyczyny: konwekcję, wymuszenie orograficzne (wznoszenie się nad wzniesieniami terenu), bądź przemieszczanie się frontów atmosferycznych. Warunki te wspólnie decydują o miejscu, czasie oraz rodzaju formujących się chmur.
Co ważne, obecność chmur ma też bezpośredni związek z wilgotnością powietrza. To właśnie wysoka wilgotność jest warunkiem koniecznym ich powstawania – im więcej pary wodnej zawiera powietrze, tym większe prawdopodobieństwo, że w odpowiednich warunkach (np. przy ochładzaniu się masy powietrza) dojdzie do kondensacji i utworzenia się chmur. Poziom wilgotności powietrza jest mierzony przy pomocy higrometrów, przykładowym modelem takiego urządzenia jest LB-511. LB-511 to profesjonalny termohigrometr niewielkich rozmiarów, charakteryzuje go dokładność oraz szeroki zakres pomiarowy.
Klasyfikacja chmur opiera się na ich kształcie, strukturze oraz wysokości występowania. Wyróżnia się cztery podstawowe typy: chmury kłębiaste (Cumulus), warstwowe (Stratus), pierzaste (Cirrus) oraz chmury deszczowe, w tym kłębiasto-deszczowe (Cumulonimbus) i warstwowo-deszczowe (Nimbostratus). Cumulusy to chmury o wyraźnie zarysowanych konturach i wyraźnym rozwoju pionowym, typowe dla pogodnych dni. Stratusy z kolei mają postać jednolitej, szarej warstwy, która często towarzyszy mżawce i ograniczonej widoczności. Cirrusy to chmury wysokiego piętra – znajdują się powyżej 7 km nad powierzchnią Ziemi i są zbudowane z kryształków lodu; ich obecność może świadczyć o zbliżającej się zmianie pogody, zwłaszcza nadejściu frontu ciepłego. Cumulonimbusy są najbardziej rozbudowanymi chmurami, sięgającymi granicy troposfery – to właśnie one są odpowiedzialne za gwałtowne zjawiska atmosferyczne, takie jak burze, intensywne opady, grad czy trąby powietrzne. Ich rozwój jest silnie związany z niestabilnością atmosfery i dużą zawartością wilgoci.
Chmury odgrywają istotną rolę nie tylko w krótkoterminowej prognozie pogody, lecz także w bilansie energetycznym planety. Odbijają część promieniowania słonecznego, co wpływa na ochładzanie klimatu, a jednocześnie pochłaniają i emitują promieniowanie długofalowe, wpływając na efekt cieplarniany. Ich występowanie jest ściśle powiązane z wilgotnością atmosferyczną – wysoki poziom wilgotności względnej stanowi niezbędny warunek do ich formowania się. Obecność chmur świadczy więc o nasyceniu powietrza parą wodną, a zmiany ich struktury mogą sygnalizować lokalne wahania wilgotności. Jednocześnie same chmury modyfikują rozkład wilgotności poprzez opady i procesy parowania. W związku z tym obserwacja chmur stanowi cenne źródło informacji o stanie atmosfery i dynamice procesów pogodowych. Choć współczesna meteorologia opiera się na zaawansowanych technologiach, takich jak obrazowanie satelitarne, podstawowa analiza chmur pozostaje ważnym narzędziem prognostycznym, zarówno dla synoptyków, jak i świadomych obserwatorów nieba.