Temperaturna inverzija, koja se naziva i termička inverzija, preokret normalnog ponašanja temperature u troposferi (područje atmosfere najbliže Zemljinoj površini), u kojem sloj hladnog zraka na površini prekriva sloj toplijeg zraka. (U normalnim uvjetima temperatura zraka obično opada s visinom.)
Inverzije igraju važnu ulogu u određivanju oblika oblaka, oborina i vidljivosti. Inverzija djeluje kao kapa na kretanje zraka prema gore od slojeva ispod. Kao rezultat, konvekcija proizvedena zagrijavanjem zraka odozdo je ograničena na razine ispod inverzije. Rasprostranjenost prašine, dima i drugih zagađivača zraka također je ograničena. U regijama u kojima je izražena inverzija niskog nivoa, konvektivni oblaci ne mogu narasti dovoljno visoko da bi stvorili pljuskove, a istovremeno vidljivost može biti znatno smanjena ispod inverzije, čak i u nedostatku oblaka, nakupljanjem prašine i čestice dima. Zbog toga što je zrak u blizini inverzije hladan, magla je tamo često prisutna.
Inverzije također utječu na dnevne razlike u temperaturi zraka. Glavno zagrijavanje zraka tijekom dana nastaje njegovim dodirom s kopnom površine koje je zagrijavalo Sunčevo zračenje. Toplina iz zemlje prenosi se zrakom provođenjem i konvekcijom. Budući da inverzija obično kontrolira gornju razinu do koje se prenosi konvekcijom topline, zagrijavat će se samo plitki sloj zraka ako je inverzija mala i velika, a porast temperature velik.
Postoje četiri vrste inverzija: prizemna, turbulencija, utapanost i čeona.
Prizemna inverzija nastaje kada se zrak hladi dodirom sa hladnijom površinom, dok ne postane hladniji od atmosfere iznad nje; To se događa najčešće u vedrim noćima, kada se tlo brzo hladi zračenjem. Ako temperatura površinskog zraka padne ispod točke rosišta, može nastati magla. Topografija uvelike utječe na veličinu inverzije tla. Ako je zemlja valovita ili brdovita, hladni zrak formiran na višim kopnenim površinama ima tendenciju ispuštanja u udubine, stvarajući veću i deblju inverziju iznad niskog tla i malo ili ništa iznad viših visina.
Inverzija turbulencije često se formira kada miroljubivi zrak prekriva turbulentni zrak. Unutar turbulentnog sloja, vertikalno miješanje prenosi toplinu prema dolje i hladi gornji dio sloja. Ne miješani zrak iznad se ne hladi i na kraju je topliji od zraka ispod; tada postoji inverzija.
Inverzija utapanja razvija se kada se širi sloj zraka. Sloj se komprimira i zagrijava rezultirajućim povećanjem atmosferskog tlaka, i, kao rezultat, smanjuje se brzina isticanja temperature. Ako zračna masa tone dovoljno nisko, zrak na većim visinama postaje topliji nego na nižim visinama, stvarajući temperaturnu inverziju. Inverzije utapanja su česte zimi na sjevernim kontinentima i iznad suptropskih oceana; ove regije općenito imaju propadajući zrak jer se nalaze pod velikim centrima visokog tlaka.
Prednja inverzija nastaje kada hladna zračna masa podcjenjuje toplu zračnu masu i podiže je visoko; prednja strana između dviju zračnih masa tada ima topli zrak iznad i hladan zrak ispod. Ova vrsta inverzije ima značajan nagib, dok su druge inverzije gotovo vodoravne. Uz to, vlaga može biti visoka, a iznad nje mogu biti prisutni oblaci.
