Nhắc đến sa mạc, hẳn ai cũng mặc định đó là một nơi khí hậu khắc nghiệt đầy nắng nóng và gió. Nhưng có một điều ngạc nhiên vào ban đêm, khí hậu tại miền hoang sơ này nhiệt độ lại xuống thấp khiến không khí trở nên lạnh đột ngột khác xa so với ban ngày. 

Để giải thích cho sự khác biệt về những thay đổi nền nhiệt độ giữa ngày và đêm ở các vùng sa mạc, các nghiên cứu khoa học đã đưa ra một số lý do sau:

- Sa mạc trở nên khô cằn do nhiều yếu tố khác nhau như: Vị trí, mô hình tuần hoàn không khí, tương tác giữa gió và địa hình. Các sa mạc có nhiều dạng, bao gồm đụn cát, hẻm núi đá, thảo nguyên cây bụi và cánh đồng băng vùng cực. Nhưng chúng có một điểm chung là ít mưa. Bất kỳ nơi nào có lượng mưa dưới 25 cm/năm đều được xem như sa mạc.

Nhà sinh thái học ở viện nghiên cứu sa mạc tại Reno, Nevada Fenstermaker - cho biết mô hình tuần hoàn không khí toàn cầu là một lý do lớn. Năng lượng Mặt Trời truyền tới Trái Đất trực tiếp nhất ở xích đạo, làm nóng không khí và bay hơi hơi ẩm. Không khí khô ấm bốc lên và di chuyển tới vùng cực. Nó có xu hướng chìm xuống lần nữa ở vĩ tuyến khoảng 30 độ. Mô hình tuần hoàn này gọi là hoàn lưu Hadley, thúc đẩy gió mậu dịch. Đó là lý do tại sao nhiều sa mạc lớn nhất thế giới như Sahara và Gobi ở Bắc bán cầu, Kalahari ở Nam bán cầu, đều nằm ở vĩ tuyến giữa.

Nhưng quá trình phức tạp hơn thế. Mô hình gió tương tác tới địa hình, ảnh hưởng tới vị trí sa mạc. Khi không khí từ đại dương tràn qua và bị dãy núi chặn lại sẽ giải phóng hơi ẩm dưới dạng mưa hoặc tuyết ở một sườn núi. Nhưng khi vượt qua dãy núi và chìm xuống ở sườn bên kia, không khí rất khô. Ví như, ở California, sa mạc Mojave nằm bên dãy Sierra Nevada.

Theo Andreas Prein, nhà khoa học ở Trung tâm nghiên cứu khí quyển quốc gia tại Boulder, Colorado, đôi khi, các khu vực nội địa khô hơn do ở quá xa vùng nước lớn, đến mức không khí thổi qua mất tất cả hơi ẩm dọc đường đi. Một trường hợp của sa mạc Gobi ở Trung Á, bị chắn bởi dãy Himalaya. Ngược lại, vùng ven biển không phải luôn ẩm ướt. Dòng hải lưu lạnh tiếp xúc với không khí di chuyển vào bờ có thể tạo ra sương mù. Khi sương mù đó tràn qua đất liền, hơi ẩm lưu lại trong không khí thay vì rơi xuống dưới dạng mưa. Điều này có thể tạo ra sa mạc giáp đại dương như Atacama ở Chile, một trong những nơi khô nhất trên Trái Đất.

Tuy nhiên, không phải mọi sa mạc đều nóng, nhiều nơi ở Bắc Cực và Nam Cực cũng được xem như sa mạc. Không khí lạnh không thể chứa hơi ẩm như không khí nóng, theo Prein. Vì vậy, nhiệt độ lạnh giá ở vùng cực kéo theo lượng mưa rất ít, dù có nhiều nước lưu trữ trong lòng đất dưới dạng băng.

- Bên cạnh nền nhiệt nắng nóng vào ban ngày thì khi đêm xuống sa mạc lại trở nên lạnh lẽo. Lý giải cho điều này, đó là do: Cát và độ ẩm. Nguyên nhân chính dẫn đến sự thay đổi nhiệt độ nghiêm trọng là không khí ở sa mạc rất khô. Ở các sa mạc khô cằn như sa mạc Sahara và sa mạc Atacama ở Chile, độ ẩm - lượng hơi nước trong không khí - thực tế là bằng không, và không giống như cát, nước có khả năng lưu trữ nhiệt rất lớn. Hơi nước trong không khí giữ nhiệt sát mặt đất giống như một tấm chăn khổng lồ vô hình và ngăn phần nhiệt này tản ra khí quyển. Không khí có độ ẩm cao cũng cần nhiều năng lượng hơn để nóng lên, có nghĩa là cũng cần nhiều thời gian hơn để năng lượng đó tiêu tán và môi trường xung quanh hạ nhiệt. Do đó, tình trạng thiếu độ ẩm ở các sa mạc cho phép những nơi khô cằn này nhanh chóng nóng lên nhưng cũng nhanh chóng nguội lạnh.

Vào ban đêm không có nhiệt độ của mặt trời hâm nóng các bãi cát rộng lớn này nên nhiệt độ sẽ hạ xuống rất nhanh. Vì ai cũng biết được, khả năng giữ nhiệt của cát rất kém, nên chỉ cần khi không được cấp thêm nhiệt độ những mức nhiệt cũ sẽ bị thoát ra. Do đó, cát chính là nguyên nhân chính khiến sa mạc có hiện tượng kỳ lạ này. Khi bầu không khí cực kỳ lạnh đồng nghĩa với việc những bãi cát này không có nhiều độ ẩm. Những sa mạc khô và nóng có nhiệt độ trung bình hằng năm dao động từ 20 đến 25 độ C và có thời điểm nhiệt độ đạt đỉnh 43 đến 49,5 độ C vào ban ngày và âm 18 độ C vào ban đêm.

Trần Mỹ Hương, (NASATI), tổng hợp 8/2023