La pioggia, e le precipitazioni in genere, sono il risultato dei movimenti verticali delle masse d'aria. Infatti, nel loro sollevamento, le masse d'aria si espandono, raffreddano e, raffreddandosi, provocano la condensazione del vapore acqueo in esse contenuto, dando così origine alle nuvole, quindi alle precipitazioni. Pertanto, per poter avere delle precipitazioni, è necessario che si inneschino dei sollevamenti delle masse d'aria che, a loro volta, possono avvenire per due motivi: i) a seguito dell'interazione tra i flussi d'aria e l'orografia (e.g., le masse d'aria sono costrette a salire per scavalcare le montagne); ii) a seguito dell'interazione tra masse d'aria diverse (e.g., aria fredda e densa che si insinua sotto masse d'aria calde e umida ne provoca il sollevamento).

Sugli oceani, a causa della generale omogeneità della superficie marina, il solo modo di generare dei movimenti verticali delle masse d'aria è legato alle interazioni a larga scala tra i volumi d'aria, cioè alla circolazione atmosferica planetaria. In particolare, a causa della forma sferica del nostro pianeta, l'energia che dal sole arriva per unità di tempo nei pressi dell'equatore (indicativamente per latitudini inferiori ai 30°-20°) è più di quella che la superficie terrestre è in grado di riemettere. In questa fascia del pianeta, quindi, si crea un accumulo di energia e quest'area tende a riscaldarsi. Nei pressi dei poli, (indicativamente per latitudini superiori ai 50°-60°), al contrario, l'energia ricevuta dal sole per unità di tempo è inferiore alla quantità riemessa nello spazio, quindi quell'area del pianeta tende a raffreddarsi. Il risultato dell'accumulo di energia nei pressi dell'equatore favorisce diffusi movimenti verticali delle masse d'aria, con la formazione di quella che viene chiamata zona di convergenza intertropicale, caratterizzata da intense, estese e frequenti precipitazioni anche sul mare. In alcuni casi, soprattutto in concomitanza di un forte riscaldamento del mare, i movimenti verticali si possono organizzare dando luogo ad estesi sistemi convettivi quali i cicloni e le tempeste tropicali.

A causa dell'inclinazione terrestre, a seguito del moto del nostro pianeta attorno al sole, nel corso dell'anno la zona di convergenza intertropicale si sposta, e con essa le precipitazioni, ciclicamente e alternativamente oscillando attorno all'equatore. Dal punto di vista della circolazione planetaria globale, la zona di convergenza intertropicale rappresenta la parte più prossima al terreno di quella che viene chiamata “cella di Hadley” che si chiude in quota con la divergenza delle masse d'aria che si spingono verso i poli. Queste masse d'aria che si spostano in quota verso i poli, ridiscendono al suolo proprio nei pressi della latitudine 30° contribuendo, mediamente, a dissipare la formazione di nuvole, quindi delle piogge in corrispondenza a questa fascia di latitudini. Nei pressi di questa zona di discesa dell'aria, infatti, si trovano i principali deserti del nostro pianeta.

In maniera analoga, il raffreddamento dell'aria sopra i poli comporta un accumulo della stessa che, periodicamente, al fine di mantenere l'equilibrio, si estende verso l'equatore (questo tipo di circolazione viene chiamata “cella polare” che provoca un richiamo di aria piu' calda in quota sopra i poli). Questo movimento di masse d'aria fredda (fronte polare) da origine ai cicloni extra-tropicali e ai sistemi frontali caratterizzati da intensi sollevamenti della massa d'aria calda spinte dall'aria fredda, quindi alle precipitazioni. Anche in questo caso, a causa dell'inclinazione dell'asse terrestre, nei mesi da settembre a febbraio ci sarà una predominanza di irruzioni di aria fredda verso l'equatore nell'emisfero nord mentre nei mesi da marzo ad agosto ci sarà una predominanza di irruzioni di aria fredda verso l'equatore nell'emisfero sud. Il risultato della circolazione polare, è anche una discesa di aria esattamente sopra i poli, fatto che contribuisce alla dissipazione delle nubi, quindi a ridotte precipitazioni.