Se la temperatura esterna diminuisce e scende sotto lo zero, la temperatura del suolo in superficie si abbassa di conseguenza e si propaga, a poco a poco, dalla superficie verso il basso.
Le acque contenute nel sottosuolo sono allora soggette a gelare e a sgelare in relazione con le oscillazioni termiche giornaliere.
Se il raffreddamento continua, il periodo di gelo giornaliero diviene sempre più lungo ed il gelo si propaga sempre più profondamente nel sottosuolo.
Quando questo si verifica le oscillazioni termiche giornaliere, anche se la temperatura supera per un certo periodo di tempo 0 C°, non riescono a provocare il disgelo degli strati profondi, ma soltanto di quelli superficiali.
Le radici delle piante, ma anche manufatti umani quali le tubature dell'acqua, sono quindi più protette se sono profonde, in quanto gelate non prolungate non arrivano a ghiacciare il terreno in profondita.
Gli stessi elementi sono, allo stesso tempo, più a rischio in caso di un prolungato periodo di gelo poiché, quando il terreno gela in profondità, ci vorrà molto più tempo perchè si scongeli, pur con una temperatura esterna che si è rialzata sopra lo zero termico.
Per sgelare strati profondi occorrono periodi di tempo molto lunghi, tanto più lunghi quanto il gelo è penetrato nella profondità del terreno e, ovviamente servono temperature esterne che si mantengano sopra lo zero.
Pertanto, la parte superficiale del terreno è la prima a gelare ma anche la prima a sgelare. La parte profonda del terreno congela più raramente ma, quando accade, richiede poi diverso tempo per scongelare.
In periodi durante i quali si alternano fasi di gelo a fasi in cui la temperatura risale, si possono verificare particolari fenomeni del terreno, con sollevamenti e rigonfiamenti dovuti al passaggio da acqua a ghiaccio e viceversa.
Quasti sconvolgimenti possono causare danni persino alle tubature interrate più grandi che si trovano soggette a movimenti in grado di causarne la rottura.