ในพื้นที่ที่อุณหภูมิอากาศเฉลี่ยทั้งปีเย็นกว่า 0 °C (32 °F) พื้นดินบางส่วนที่แข็งตัวในฤดูหนาวจะไม่ละลายหมดในฤดูร้อน ดังนั้นชั้นของเพอร์มาฟรอสต์จะก่อตัวและดำเนินต่อไป เติบโตขึ้นเรื่อย ๆ ในแต่ละปีจากพื้นน้ำแข็งตามฤดูกาล ชั้นเพอร์มาฟรอสต์จะหนาขึ้นในแต่ละฤดูหนาว ความหนาของมันควบคุมโดยสมดุลทางความร้อนระหว่างการไหลของความร้อนจากภายในโลกและที่ไหลออกสู่ชั้นบรรยากาศ ความสมดุลนี้ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิอากาศเฉลี่ยต่อปีและความร้อนใต้พิภพ ความลาดชันของความร้อนใต้พิภพโดยเฉลี่ยจะเพิ่มขึ้น 1 °C (1.8 °F) ทุกๆ 30 ถึง 60 เมตร (ประมาณ 100 ถึง 200 ฟุต) ดิน ของความลึก ในที่สุดชั้นเพอร์มาฟรอสต์ที่หนาขึ้นจะถึงระดับความลึกสมดุล ซึ่งปริมาณความร้อนใต้พิภพที่ไปถึงชั้นเพอร์มาฟรอสต์จะมีค่าเฉลี่ยเท่ากับที่สูญเสียไปในชั้นบรรยากาศ ต้องใช้เวลาหลายพันปีในการบรรลุสภาวะสมดุลที่ชั้นดินเยือกแข็งมีความหนาหลายร้อยฟุต