Des mesures de la constitution isotopique de l’eau des grêlons (rapport des concentrations en hydrogène et deutérium) ont permis de reconstituer les trajectoires des grêlons dans l’orage : le grêlon peut monter dans le courant ascendant en captant des gouttes ou des cristaux plus légers qui le rattrapent, redescendre dans des zones où le courant vertical est faible, être repris par une autre ascendance…
S’il ne capte pas trop de gouttes liquides à la fois, celles-ci se congèlent au fur et à mesure, et la glace produite est opaque.
Par contre, si beaucoup d’eau liquide se dépose sur le grêlon, la congélation est retardée ; elle interviendra pendant la traversée de zones plus froides ou plus pauvres en eau, et la couche correspondante de glace sera dure et transparente.
Cette alternance dans le mode de croissance donne aux grêlons leur structure particulière et extrêmement changeante d’une averse à l’autre. La forme des grêlons (conique, sphérique, étoilée) est elle-même donnée par le type du cristal à l’origine de l’embryon de grêlon et par le mode de rotation du grêlon sur lui-même pendant sa croissance. Les simulations du Canadien Roland List en tunnel à vent ont permis d’expliquer la plupart des mécanismes d’échange de chaleur et d’eau entre le grêlon et son environnement.
La vitesse de chute des grêlons est de l’ordre de grandeur des vitesses des courants ascendants dans les orages, soit couramment 50 à 100 km/h (tableau des caractéristiques moyennes des grêlons). A cette vitesse de chute s’ajoute près du sol la vitesse horizontale du vent, qui, à l’avant de l’orage, peut également atteindre 50 à 100 km/h.
Il est possible de modifier artificiellement la croissance des grêlons dans un orage en y introduisant des noyaux glaçogènes d’iodure d’argent. La multiplication du nombre d’embryons entraînera une diminution de la taille des grêlons et de l’intensité de la chute de grêle.