Outre le vent qui est la vitesse horizontale, la masse d'air à un vitesse verticale faible en comparaison (de l'ordre de quelques millimètres par minute ou par heure) mais d'une grande importance et pouvant devenir importante dans certains phénomènes tels que les trombes, tornades ou cyclones.
Ce sont ces mouvement verticaux, qui déterminent un temps instable avec des formations nuageuses et des perturbations ou bien un temps stable. La stabilité de la masse d'air peut être évalué à partir des courbures et du gradient des isohypses:
Courbure et gradient des isohypses conditionnent la vorticité de la masse d'air. La vitesse verticale n'est pas directement mesurée mais déterminée via un processus complexe reposant sur des équations dont la célèbre ω-équation reliant vorticité et vitesse du vent.