Агентами его являются подземные воды, пароводяная смесь и магматические расплавы. Экспериментальные данные показали, что количество тепла, выносимого подземными водами, не только соизмеримо с кондуктивным (молекулярным тепловым потоком), но и иногда выше его. Наиболее активно эти процессы протекают в верхней части разреза континентальной коры (до 3-5 км), где подземные воды перемещаются в виде фильтрационного потока и осуществляется гидрологический круговорот воды. В более глубоких горизонтах преобладает диффузия, а конвективный перенос уменьшается. А вот в глубоких тектонически активных зонах, где Н2О – пар, роль конвекции снова возрастает.
где, Гн – геотермический градиент на глубине Н;
Гн=0 – начальный Г при Н=О;
V – скорость фильтрации ( «+» при восходящем, «- » - при нисходящем движении);
λ – теплопроводность пород.
с – теплоемкость
L – длина пути фильтрации
ρ - плотность
Проникновение метеорных вод с низкой температурой вглубь Земли приводит к их постепенному нагреванию. При восходящем движении подземных вод или их фильтрации по пласту часть тепла теряется на теплообмен вод и пород. Тепловыми эффектами сопровождаются также различные физико-механические, биохимические и другие процессы в гидрогеологической системе (например дроссельный эффект при газообразовании). Поэтому на поверхность Земли поступают воды нагретые, т.е. можно говорить о выносе тепла с подземными водами.
Вообще тепловой баланс в гидрогеологии рассматривается в связи с водным балансом, что выражается специальными уравнениями, где испарение и сток рассчитываются по радиационному балансу с учетом скрытой теплоты испарения и атмосферных осадков.
Н.М. Фролов (1976) предложил формулу, которая базируется на значении модуля подземного стока (Мподз.) и Г для конкретных площадей
д = 0,3 Г (h -2500) Мподз Со
где, h – мощность зоны (слоя) подземного стока
2500 – поправка на безградиентную зону,
Со – удельная теплоемкость воды
По этой формуле он получил среднее количество тепла для территории СНГ д =0,24 мк кал/см2·с.
При оценке выноса тепла с подземными водами следует учитывать и вынужденную конвекцию, т.е. дополнительное поступление тепла при вскрытии глубинных термальных вод буровыми скважинами. В отдельных случаях она может быть значительной. Например, на Камчатке суммарный вынос тепла опытными скважинами в 2,5 раза выше естественных конвективных теплопотерь.