Температура человеческого тела - 36 градусов. Вода и воздух температуры 20 градусов охлаждает поверхность тела, давая ощущение холода. В свою очередь, слой воздуха/воды граничащий с кожей нагревается. Причём, вода на это требует больше энергии из-за её её большей теплёмкости, то есть, слой воды рядом с телом нагревается медленнее (дольше остаётся холодным) и сильнее чем воздух охлаждает кожу.
Кроме того, в воде люди обычно одеты по минимуму, что позволяет воде перемешиваться в пограничном слое, принося новые порции холодной воды, тогда как, при 20 градусах на воздухе человек одет как минимум в футболку, которая мешает уже нагретому воздуху в слое рядом с кожей смешиваться с окружающим холодным.