Nguyên nhân nào gây ra tình trạng thiếu mưa ở sa mạc? Sự thiếu hụt lượng mưa thực sự là nguyên nhân xác định một khu vực là sa mạc và có một số yếu tố có thể gây ra điều này. Một trong những nguyên nhân nổi bật nhất là do các dãy núi gần đó cản trở lượng mưa. Điều này có thể xảy ra nếu các ngọn núi vuông góc với luồng gió chủ đạo, trong một quá trình gọi là lực nâng địa hình. Để hình dung quá trình này, hãy tưởng tượng một luồng gió Tây thổi ngược lại một dãy núi theo hướng Bắc-Nam - luồng gió này vuông góc với các dãy núi. Khi gió băng qua các ngọn núi, nó được nâng lên, làm cho không khí mát mẻ. Không khí mát không thể giữ được nhiều độ ẩm như không khí ấm, và bất kỳ hơi ẩm nào trong không khí sẽ ngưng tụ lại tạo thành những đám mây dịch chuyển về phía đông. Điều này có nghĩa là ở phía đông, không còn hơi ẩm trong không khí. Khi không khí này đi xuống, nó nén và ấm lên trong một quá trình được gọi là gia nhiệt đoạn nhiệt. Do thường xuyên có gió ấm, khô và thiếu lượng mưa, những khu vực này, được gọi là bóng mưa, trở nên cực kỳ khô hạn. Ngoài các dãy núi, chẳng hạn như ở Sahara và Nam Cực, những lý do nào khác dẫn đến thiếu mưa? Điều kiện sa mạc ở Sahara là do các kiểu thời tiết, chứ không phải do các dãy núi. Khu vực Sahara chịu sự chi phối của một hệ thống áp cao cận nhiệt đới lớn, bán vĩnh viễn. Hệ thống áp suất cao thường được đặc trưng bởi các điều kiện khô và ổn định. Ngoài ra, không khí ở vùng áp suất cao nặng hơn không khí ở vùng áp suất thấp, vì vậy nó có xu hướng chìm xuống. Không khí cần di chuyển lên để làm mát, tạo thành mây và tạo mưa. Nếu hệ thống cao áp hoạt động mạnh và bất di bất dịch thì sẽ ngăn được mưa về lâu dài. Đây là điều tương tự xảy ra ở Hoa Kỳ, Châu Âu và Châu Á - một mặt trận bão lạnh sẽ di chuyển qua một khu vực có áp suất cao ngay phía sau nó. Khi áp suất cao di chuyển đến, bầu trời quang đãng. Sự khác biệt ở đây là áp suất cao di chuyển cuối cùng được thay thế bằng mặt trước lạnh tiếp theo. Ở Sahara, áp suất cao không di chuyển và thực sự ngăn cản các mặt trận lạnh di chuyển vào khu vực. Nam Cực được xếp vào loại "sa mạc lạnh giá". Thời gian dài của bóng tối cho phép cực kỳ lạnh và do băng và tuyết, ánh nắng mặt trời chủ yếu bị phản xạ trở lại không gian. Trên thực tế, albedo, hay chất lượng phản chiếu, của tuyết là 85%. Sự phản xạ này ngăn không cho bất kỳ bức xạ mặt trời nào bị hấp thụ, tiếp tục tiếp tục lạnh và băng. Không khí lạnh này không thể giữ đủ độ ẩm để tạo ra lượng mưa, làm trầm trọng thêm tình trạng khô hạn. Tương tự như Sahara, Nam Cực chịu sự chi phối của áp suất cao - không mưa, điều kiện không thay đổi và khả năng ngăn cản các hệ thống thời tiết khác di chuyển vào khu vực. Cuối cùng, cần lưu ý rằng các vùng ven biển của Nam Cực nhận được lượng mưa nhiều hơn các vùng trong đất liền, nhưng các đại dương ở đây rất lạnh nên rất ít xảy ra hiện tượng bốc hơi (vì bốc hơi cần nhiệt). Điều gì làm cho một sa mạc nóng? Chúng tôi đã xác định rằng có rất ít độ ẩm trong sa mạc. Không khí không có hơi ẩm có thể nóng lên và nguội đi nhanh hơn nhiều so với không khí có ẩm. Hãy xem xét hai cái nồi trên bếp của bạn - một cái đầy nước và một cái không chứa gì (chỉ là không khí). Nếu bạn bật đầu đốt, cái nào sẽ nóng lên nhanh hơn? Nếu bạn tắt đầu đốt, cái nào sẽ nguội nhanh hơn? Nồi không có nước sẽ nóng lên và nguội nhanh hơn. Bầu khí quyển của chúng ta cũng vậy, vì khí quyển của chúng ta về mặt kỹ thuật là một chất lỏng. Không khí khô, giống như trên sa mạc, sẽ nóng và lạnh nhanh hơn. Điều này giải thích tại sao các vùng sa mạc, đặc biệt là những vùng gần Xích đạo, nóng lên nhanh chóng và kéo dài khi có ánh nắng mặt trời, trong khi ban đêm, không khí khô giảm nhiệt nhanh chóng và có thể rất lạnh. Loại mặt đất cũng quyết định nhiệt độ. Rừng, rừng, đồng cỏ, đất nông nghiệp và bê tông (tức là thành phố) hấp thụ nhiệt và giải phóng nó chậm. Bởi vì chúng giữ nhiệt nên chúng không nguội đi nhiều vào ban đêm. Điều này là do một khái niệm được gọi là "nhiệt riêng" cho thấy rằng các vật thể - dựa trên màu sắc, mật độ, chất lượng phản xạ và hơn thế nữa - giữ lại hoặc phản xạ nhiệt một cách khác nhau. Hơn nữa, khi có ít hoặc không có độ ẩm, không có thực vật nào có thể phát triển được. Điều này có nghĩa là sa mạc thường không có cỏ, cây cối hoặc thậm chí là đất màu (sẫm màu). Tất cả những gì còn lại là đá, một số có thể đã bị gió thổi hàng nghìn năm, tạo ra cát. Cát có nhiệt lượng riêng rất thấp, có nghĩa là nó có thể nóng lên nhưng không thể giữ nhiệt, cho phép nó nguội đi nhanh chóng. Mặt khác, bê tông nóng lên từ từ và có thể bám nhiệt trong một thời gian dài, tạo ra "đảo nhiệt".
