Brièvement, les raisons de ces différences résident essentiellement dans des facteurs de transmission d’énergie radiative.
L’interception de cette énergie ne se répartit que sur quelques mm sur une profondeur du sol (opacité au rayonnement). Sa température peut alors fortement augmenter, et l’air au-dessus de la surface est chauffé par l’absorption du flux infra-rouge (effet de serre) mais aussi par les flux de chaleur sensible et de chaleur latente.
Sur l’eau, cette énergie est transmise sur plusieurs mètres (transparence de l’eau au rayonnement, brassage), tandis qu’une autre partie sert à l’évaporation.

On imagine aisément que pour une même quantité d’énergie reçue, on aboutit rapidement à des températures nettement plus élevées sur terre que sur mer.

Le contraste thermique en place, les gains de chaleur sensible sur les terres ont pour effets de modifier le gradient de pression sur la verticale.
Cette modification des épaisseurs entre deux isobares donnés (le lien entre les variations verticales de pression avec l’altitude et la température est l’expression de la formule de Laplace) peut s’interpréter de la façon suivante : la différence de pression entre deux altitudes données est d’autant plus grande que l’air y est plus froid.
Ainsi, les faibles épaisseurs (tout le monde connaît la ligne 528 en hiver) caractérisent l’air froid. A l’inverse, la ligne 564 (564 décamètres d’altitude géopotentielle) trace les fortes épaisseurs de l’air chaud qui recouvrent une partie du pays en ce début juillet.

On en revient à notre "dôme" de chaleur comme un maximum local de pression au-dessus des terres surchauffées.
A son sommet s’établit une divergence des vents des terres vers la mer, puisque de la masse est repoussée vers le haut, créant alors une diminution de la pression au sol et par conséquent une accélération et une convergence des vents en surface vers les sols les plus chauds.

Coupe verticale selon un axe La Grand Combe-baie d’Aigues Mortes :

La divergence des vents étant une grandeur scalaire négative, les zones balisées positives expriment la divergence, celles balisées négativement représentant alors la convergence, les flèches indiquent la direction du vent.

Divergence en altitude, convergence au sol, une circulation verticale est établie au centre de la zone la plus chaude, en accord avec les lois de conservation de la masse.

Vitesses verticales les plus importantes au sein du front de brise

Les ascendances le long de ce front de brise peuvent provoquer la formation de nuages cumuliformes.

Toujours en accord avec la conservation de la masse, les branches subsidentes de part et d’autre de la cellule de brise redistribuent cette masse vers la bas en provoquant une hausse de la pression au sol.

La méso-dépression qui se centre sur le delta du Rhône (zone de chauffage maximal) est bien entourée au nord sur le massif-Central comme au sud vers la large par deux petits anticyclones de surface.

On assiste ici à une circulation fermée confinée à la couche limite, dont l’impact sur les concentrations en divers polluants comme l’ozone est une circonstance aggravante de ce type de situation anticyclonique stable.

Enfin, si la brise s’établit suffisamment longtemps, à l’échelle d’une journée, le vent finit par acquérir une composante parallèle à la côte sous l’effet de la force de coriolis.