Queste nubi, pur avendola base nel livello basso, presentano uno sviluppo verticale tale da sconfinare nei livelli medi e alti. Le nubi a grande estensione verticale sono: i nembostrati, i cumuli e i cumulonembi.
Nembostrati
Il corpo principale dei nembostrati occupa la regione di atmosfera compresa tra 2 e 4 km nelle regioni polari, tra 2 e 7 km alle medie latitudini e tra 2 e 8 km nelle regioni tropicali. Molto spesso, tuttavia, la loro base si trova al di sotto dei 2 km e la parte superiore non supera i limiti di 2, 7 e 8 km. Sono nubi molto spesse la cui estensione verticale varia da 2 a 8 km, fino a raggiungere molto spesso il livello dei cirri. I nembostrati sono di colore grigio scuro, senza forme definite e margini frastagliati. Formano uno strato nuvoloso denso e basso, di grande estensione orizzontale e la cui parte inferiore è spesso nascosta da nubi sfrangiate che corrono veloci con il vento. I nembostrati creano un forte oscuramento del cielo e sono sempre opachi , tanto da nascondere la Luna e il Sole. Con la presenza di queste nubi, il cattivo tempo si è ormai stabilito. Ai nembostrati sono associate precipitazioni a carattere continuo sotto forma di neve o pioggia. Il nembostrato nasce per la lenta ascesa di aria umida ed è quasi sempre preceduto da cirrostrati e altostrati di cui è uno stadio avanzato.
Cumuli
I cumuli sono nubi isolate, generalmente dense e con contorni ben delineate: da una base orizzontale, si sviluppano a forma di cupola o torre, simile a un cavolfiore. La sommità , illuminata dal Sole, appare di un bianco acceso mentre la base si presenta di un colore grigio, più o meno scuro. La loro formazione è associata allo sviluppo di correnti convettive ascendenti, pertanto si sviluppano nel corso della mattinata per dissolversi dal tramonto. A seconda del grado di sviluppo verticale, i cumuli, si dividono in: cumulus humilis, cumulus mediocris e cumulus congestus.
Cumulus humilis
Il cumulus humilis presenta una limitata estensione verticale, che va da qualche decina a qualche centinaia di metri. E’ il tipico batuffolo bianco nel cielo azzurro che si forma in condizioni di bel tempo. Le correnti ascendenti sono dell’ordine di 3-5 m/s.
Cumulus mediocris
Il cumulus mediocris ha un moderato sviluppo verticale, che va da alcune centinaia di metri fino a circa due chilometri con protuberanze poco sviluppate. Al suo interno la visibilità è variabile, spesso molto bassa o ridotta a zero. La velocità delle correnti ascendenti è superiore a 5 m/s. Sono nubi che non danno luogo a piogge.
Cumulus congestus
Il cumulus congestus presenta una forte estensione verticale che a volte può eccedere i 5 km. La sommità è formata solitamente da protuberanze sviluppate a forma di cavolfiore,mentre la base è generalmente scura. Nelle parti più alte della nube si possono trovare cristalli di ghiaccio. Al suo interno la visibilità è pessima.Le velocità delle correnti ascendenti sono in genere superiori ai 10 m/s. In genere queste nubi sono innocue, ma possono diventare minacciose se si trasformano in cumulonembi. Possono dar luogo a piogge sotto forma di rovesci o, d’ inverno, a precipitazioni nevose.
Cumulonembi
I cumulonembi sono cumuli a forte sviluppo verticale: sono le uniche nubi che possono svilupparsi attraverso tutti e tre gli strati troposferici, fino alla tropopausa. A queste nubi sono associate precipitazioni a carattere di rovescio e manifestazioni temporalesche: sono le uniche nubi a produrre scariche elettriche. La loro sommità è generalmente bianca e spesso assume la forma a incudine o a carciofo. La loro formazione è associata a moti convettivi molto intensi o all’arrivo di fronti freddi. Le velocità delle correnti ascendenti super i 15 m/s.
