Lors de la mise en mouvement de la masse d'eau, on voit dans un premier temps une agitation de la surface marine (présence de vagues) mais un phénomène non négligeable se produit dans le même laps de temps, il y a un déplacement des masses d'eau notamment près de la côte. En effet, lorsque le mistral souffle, il va pousser l'eau de surface vers le large entrainant une remontée d'eau profonde à la côte, ce phénomène est connu sous le nom d'upwelling côtier, ces termes ont été abordés dans la rubrique météo marine, vous pouvez vous y reporter pour de plus amples informations.
Ce processus va donc s'accompagner généralement d'une variation de la température, de la salinité et de l'oxygène près de la côte. On note alors une baisse de la température de l'eau, une hausse de la salinité et une teneur en oxygène plus importante. Ces modifications s'expliquent par le fait que l'eau de fond, plus salée et plus froide, vient remplacer la pellicule d'eau chaude chassée vers le large
C'est la raison pour laquelle, en été, après 1 ou 2 jours de mistral, vous trouvez l'eau plus froide et donc le mistral ne refroidit pas l'eau.
Nous présentons un graphique couplant l'évolution de la température de la mer et de la vitesse du vent à Marseille du 11 au 18 Juin 1998.

C'est en été que l'on trouve les plus grands contrastes de la température de l'eau, comme nous le voyons sur le graphique ci-dessus, la température passe de 22°C à 14°C en très peu de temps. De plus le mistral permet d'homogénéiser la colonne d'eau et peut temporairement faire disparaître la thermocline (forte variation de la température de l'eau, comparable à une zone d'inversion dans l'atmosphère), on trouve alors des températures uniformes sur toute la colonne d'eau.
En hiver, la température de la mer (en méditerranée) près des côtes ne descend pas en dessous des 10°C, elle est généralement voisine des 12-13°C même lors des forts épisodes de mistral, la masse d'eau est homogène.