Ein tropischer Wirbelsturm ist ein Tiefdrucksystem mit organisierter Konvektion, schweren Gewittern und einer geschlossenen Bodenwindzirkulation um das Zentrum. Tropische Wirbelstürme entstehen, wie der Name es sagt, für gewöhnlich nur in den Tropen oder Subtropen. Aufgrund der Corioliskraft rotieren sie dabei zyklonal. Das heißt, auf der Südhalbkugel drehen tropische Wirbelstürme im Uhrzeigersinn und auf der Nordhalbkugel entgegen dem Uhrzeigersinn. Diese Rotation ist zugleich Ursache der typischen, spiralförmig angeordneten Wolkenbänder solcher Stürme. Die Windgeschwindigkeit eines tropischen Wirbelsturms kann über 300 km/h erreichen. Die Fortbewegungsgeschwindigkeit des Tiefdrucksystems beträgt jedoch lediglich 15–30 km/h.
Tropische Wirbelstürme können sich im Durchmesser hunderte Kilometer ausdehnen. Sie bestehen über See meist einige Tage bis zwei Wochen. Wenn sie auf Land treffen, können sie auf tausenden von Quadratkilometern katastrophale Schäden anrichten.
Tropische Wirbelstürme mit einer Windgeschwindigkeit, die einem Orkan entspricht – Windstärke 12 auf der Beaufortskala (das entspricht mehr als 64 Knoten oder 118 km/h) –, tragen je nach ihrem Entstehungsgebiet unterschiedliche Bezeichnungen:
Als Tropensturm werden Winde mit einer Geschwindigkeit von 17 m/s bezeichnet. Ab diesem Wert erhalten sie offiziell einen Namen.
Als Hurrikane werden tropische Wirbelstürme im Atlantik, Nordpazifik östlich von 180° Länge und im Südpazifik östlich von 160° Ost, im Karibischen Meer und im Golf von Mexiko bezeichnet, wenn sie eine maximale Mittelwindstärke von über 64 Knoten erreichen. Auf dem Mittelmeer werden gelegentlich Stürme beobachtet, die tropischen Wirbelstürmen ähneln. Ein solcher Sturm wird auch Medicane genannt, eine Kombination aus den Ausdrücken Mediterranean Sea (englisch für Mittelmeer) und Hurricane (englisch für Hurrikan).
Die Einstufung eines Hurrikans in verschiedene Stärken erfolgt über die Saffir-Simpson-Hurrikan-Windskala, die offiziell allerdings nur für den Atlantik sowie den Nordpazifik östlich der Datumsgrenze gilt.
Als Taifune werden tropische Wirbelstürme in Ost- und Südostasien sowie im nordwestlichen Teil des Pazifischen Ozeans, westlich der internationalen Datumsgrenze und nördlich des Äquators bezeichnet.
Als Zyklone werden tropische Wirbelstürme im ganzen Indischen Ozean und im südlichen Pazifischen Ozean bezeichnet.
Im Indischen Ozean ereignen sich als Zyklone bezeichnete tropische Wirbelstürme sowohl nördlich (im Golf von Bengalen und im Arabischen Meer) als auch südlich des Äquators (im Bereich von Mauritius, La Réunion, Madagaskar und der afrikanischen Ostküste sowie in der Region der australischen Westküste, dort werden sie Willy-Willy genannt).
Im Pazifischen Ozean werden ausschließlich die südlich des Äquators und westlich von 160° Ost vorkommenden tropischen Wirbelstürme als Zyklone bezeichnet. Im Gegensatz zum Nordpazifik verlaufen die Bahnen der tropischen Wirbelstürme, die im Südpazifik entstehen, fast ausschließlich westlich von 160° Ost (durch Polynesien, Melanesien, die Korallensee, den Golf von Carpentaria und die Arafurasee).
Vor allem im Spätsommer und Herbst verdunsten von der Meeresoberfläche große Wassermengen, die mit der warmen Luft aufsteigen. Sie beginnen sich aufgrund der Corioliskraft zu drehen – ein riesiger Wirbel entsteht. In dessen Mitte befindet sich das „Auge“, eine weitgehend windfreie, niederschlagsfreie und wolkenarme Zone im Zentrum des Hurrikans. Der Durchzug des Auges wurde früher oft mit dem Ende des Sturms verwechselt; Menschen, die sich währenddessen ins Freie begaben, wurden häufig vom erneut und schnell einsetzenden Sturm überrascht.
Direkt um das Auge liegt die „Eyewall“ (dt. „Augenwand“), die aus hochreichenden Wolken besteht und in der im Allgemeinen die höchsten Windgeschwindigkeiten auftreten. Die Windrichtung in der Eyewall wird durch die Zentrifugalkraft beeinflusst (Gradientwind). In starken Hurrikanen können sich mehrere Eyewalls ausbilden. Unter Umständen kann eine äußere Eyewall die innere Eyewall ersetzen. Man spricht in diesem Zusammenhang von einer „zyklischen Eyewall-Neubildung“ (englisch: eyewall replacement cycle).
Erreicht ein tropischer Wirbelsturm die Küste und gelangt über Land, wird der Wirbel schwächer, weil der Nachschub an feuchtwarmer Luft fehlt.
Tropische Wirbelstürme bilden sich nur über großen Wasseroberflächen, da hier die Reibung wesentlich niedriger ist als an Land und die Luftfeuchtigkeit groß genug ist. Die Luftfeuchtigkeit spielt eine wesentliche Rolle bei der Entstehung der Wirbelstürme, da in ihr die Verdampfungsenthalpie des Wassers enthalten ist. Diese wird dem Ozean beim Verdunsten langsam entzogen und bei der Kondensation schnell wieder abgegeben. Die bei der Kondensation der Luftfeuchtigkeit freiwerdende Kondensationsenthalpie treibt einen tropischen Wirbelsturm hauptsächlich an. Eine wichtige Voraussetzung für einen Tropischen Wirbelsturm ist eine hohe Luftfeuchtigkeit vor allem in der mittleren Troposphäre.
Die Oberflächentemperatur des Wassers muss nach bisheriger Lehrmeinung mindestens 26 °C bis zu einer Tiefe von 50 m betragen. Es kommt aber auf den Temperaturunterschied zwischen dem Wasser und der Luft in höheren Schichten an. Ist die Luft oben kälter, können auch schon Wassertemperaturen von 20 bis 24 Grad für die Sturmbildung ausreichen.
Die Windscherung zwischen verschiedenen Luftschichten darf nicht zu groß sein, da sich andernfalls kein Wirbel ausbilden kann.
Wichtig für die Entstehung eines Tropischen Wirbelsturms ist eine anfängliche atmosphärische Störung.
Die meisten tropischen Wirbelstürme entstehen wegen der günstigen Wassertemperaturen innerhalb einer Zone, die um den Äquator zwischen dem südlichen und dem nördlichen 30. Breitengrad liegt. Da die Corioliskraft, die ablenkende Kraft der Erdrotation, erst ab 5 Grad nördlicher und südlicher Breite stark genug ist, um eine Drehbewegung der Zyklone einzuleiten, ist das Äquatorgebiet selbst als Entstehungszone für tropische Wirbelstürme nahezu ausgeschlossen, was jedoch nicht heißen muss, dass sie dort nicht vorkommen. In diesen Zonen zwischen nördlichen und südlichen 5. und 30. Breitengrad entstehen die meisten tropischen Wirbelstürme aus Wellenstörungen in der Passatströmung, den „Easterly Waves“. Außerdem wird das Entstehen eines tropischen Wirbelsturms noch durch die innertropische Konvergenzzone (ITC) zusätzlich unterstützt: Die ITC sorgt für aufsteigende Luftmassen und starke Konvektion, weil hier oberflächennah die beiden Passatwinde aufeinanderstoßen (Konvergenz). In ca. 12–15 km Höhe streben die Luftmassen nach dem Aufsteigen wieder auseinander (Höhendivergenz).