水龙卷的形成主要源于三个核心气象条件：高温高湿的空气、强烈的风切变以及旺盛的积雨云对流活动。当暖水面加热底层空气形成上升气流，与高空冷空气交汇产生不稳定层结时，配合垂直方向的风速差异，会触发旋转涡旋并最终发展为连接水面与云层的漏斗状气旋。

从气象动力学角度分析，水龙卷的本质是中小尺度的强烈涡旋现象。其形成过程可分为四个关键阶段：暖湿海面（或湖面）持续释放热能，导致近地面空气温度显著高于上层，形成对流不稳定层结。这一过程需要水面温度至少达到26℃以上，且空气相对湿度超过80%，才能提供足够的潜热能量。当上升的暖湿气流遇到高空急流时，因不同高度风向和风速的剧烈变化（即风切变），水平气流会逐渐扭转为垂直旋转运动。研究数据表明，风速垂直切变需达到每秒10米以上才可能引发涡旋强化。第三阶段中，旺盛的积雨云内部的对流活动会加剧旋转效应，云底下垂的漏斗云在气压差作用下不断延伸，当旋转气柱接触水面时，中心气压可比周围低10%，形成强大的吸汲作用。被卷入涡旋的水滴在离心力作用下形成可见的水柱，其直径通常在10至200米之间，持续时间平均为5-15分钟。

根据全球气象观测记录，水龙卷多发于中低纬度温暖海域，尤以佛罗里达半岛、南海北部和墨西哥湾最为频繁。例如2024年9月我国沿海出现的多次水龙卷事件中，海表温度均达到28-30℃，且伴有强雷暴天气。最新研究指出，气候变暖可能导致水龙卷发生频率增加——过去十年间全球年均水龙卷数量已上升约12%，这与海洋热含量增加直接相关。值得注意的是，水龙卷虽强度弱于陆龙卷，但其突发性强且常伴随雷暴、大浪等复合灾害，对航运和近海设施仍构成显著威胁。气象卫星监测显示，约67%的水龙卷形成于午后海陆风交汇时段，这与陆地热对流高峰期存在明显相关性。