맑고 건조한 사막은 왜 밤에 빠르게 추워질까?

많은 사막에서 낮과 밤의 기온 차가 큰 이유는 건조한 지표가 낮에는 태양 에너지를 빠르게 받고, 해가 지면 그 에너지를 적외선으로 빠르게 잃기 때문입니다. 특히 하늘이 맑고 공기가 건조하며 바람이 약한 밤에는 지표로 되돌아오는 에너지가 적어 지면과 그 바로 위 공기가 크게 식을 수 있습니다.

낮에는 구름이 적은 사막의 지표에 강한 햇빛이 도달합니다. 수분과 식생이 적으면 들어온 에너지 중 물을 증발시키는 데 쓰이는 몫이 작고, 모래와 바위 표면의 온도가 빠르게 오를 수 있습니다. 다만 사막 전체의 공기가 언제나 극단적으로 뜨거운 것은 아니며, 지표 온도와 공식적인 그늘 속 기온도 서로 다릅니다.

해가 지면 에너지 수지가 뒤집힙니다. 땅은 계속 적외선을 내보내지만 태양에서 받는 에너지는 사라집니다. 지표가 대기와 우주 쪽으로 방출하는 양이 대기로부터 되돌아오는 양보다 많으면 복사 냉각이 일어납니다. 차가워진 땅은 접촉한 얇은 공기층의 열을 빼앗아 지상 부근 기온을 낮춥니다.

수증기와 구름은 밤 기온을 좌우하는 중요한 요소입니다. 둘 다 적외선을 흡수하고 일부를 지표 방향으로 다시 방출합니다. 습하고 흐린 밤에는 이 하향 적외선이 지면의 순에너지 손실을 줄입니다. 반대로 사막의 맑고 건조한 공기에는 이런 복사 교환을 해 줄 수증기와 구름이 적어 냉각이 더 빠르게 진행될 수 있습니다.

바람의 세기도 결과를 바꿉니다. 바람이 약하면 차가운 공기가 지표 가까이에 머물고 그 위에 더 따뜻한 공기가 놓이는 야간 역전층이 생기기 쉽습니다. 바람이 강하면 낮은 층과 위쪽의 비교적 따뜻한 공기가 섞여 지상 기온의 급격한 하강을 완화할 수 있습니다. 물론 다른 지역의 찬 공기를 몰고 오는 바람이라면 결과는 달라집니다.

모든 사막의 밤이 춥다는 표현은 지나친 일반화입니다. 사막은 비가 매우 적은 지역을 뜻할 뿐이며, 고도와 위도, 계절, 구름, 바람, 해안과의 거리, 습도에 따라 최저기온은 크게 달라집니다. 여름의 저지대 사막 도시는 밤에도 매우 더울 수 있고, 고도가 높은 사막이나 겨울철 사막은 영하로 내려갈 수 있습니다.

따라서 사막의 큰 일교차는 모래가 특별히 ‘추위를 만든다’기보다 낮과 밤의 에너지 출입을 조절하는 환경이 다르기 때문에 생깁니다. 맑은 하늘은 낮의 햇빛을 잘 통과시키고, 건조한 대기와 적은 구름은 밤에 지표로 돌아오는 적외선을 줄입니다. 같은 조건이 낮의 빠른 가열과 밤의 빠른 냉각을 연달아 만들어 냅니다.