Teplotní inverze, také nazývaná tepelná inverze, obrácení normálního chování teploty v troposféře (oblast atmosféry nejblíže zemskému povrchu), ve které je vrstva chladného vzduchu na povrchu překryta vrstvou teplejšího vzduchu. (Za normálních podmínek teplota vzduchu obvykle klesá s výškou.)
Inverze hrají důležitou roli při určování forem oblačnosti, srážek a viditelnosti. Inverze působí jako uzávěr pro pohyb vzduchu směrem nahoru od vrstev pod. V důsledku toho je konvekce vytvářená zahříváním vzduchu zespodu omezena na úrovně pod inverzí. Rovněž je omezena difúze prachu, kouře a dalších látek znečišťujících ovzduší. V regionech, kde je přítomna výrazná inverze na nízké úrovni, nemohou konvektivní mraky růst dostatečně vysoko, aby vytvořily sprchy, a zároveň může být viditelnost značně snížena pod inverzí, a to i při absenci mraků, hromaděním prachu a částice kouře. Protože vzduch blízko základny inverze bývá chladný, často se zde vyskytuje mlha.
Inverze také ovlivňují denní změny teploty vzduchu. Hlavní ohřev vzduchu během dne je způsoben jeho kontaktem s povrchem země, který byl zahříván slunečním zářením. Teplo ze země je vedeno do vzduchu vedením a konvekcí. Protože inverze bude obvykle řídit horní úroveň, do které je teplo přenášeno konvekcí, bude zahřívána pouze mělká vrstva vzduchu, pokud je inverze nízká a velká, a nárůst teploty bude velký.
Existují čtyři druhy inverzí: zem, turbulence, pokles a čelní.
Zemní inverze se vyvíjí, když je vzduch ochlazován stykem s chladnějším povrchem, dokud není chladnější než nadložní atmosféra; k tomu dochází nejčastěji za jasných nocí, kdy se země rychle zchladí zářením. Pokud teplota povrchového vzduchu klesne pod rosný bod, může dojít k mlze. Topografie výrazně ovlivňuje velikost pozemních inverzí. Pokud je půda zvlněná nebo kopcovitá, má chladný vzduch vytvářený na vyšších povrchech půdy tendenci odtékat do dutin, což vytváří větší a silnější inverzi nad nízkým terénem a malé nebo žádné nad vyššími výškami.
Inverze turbulence se často vytváří, když klidový vzduch překrývá turbulentní vzduch. V turbulentní vrstvě svislé míchání vede teplo dolů a ochlazuje horní část vrstvy. Nezmíchaný vzduch výše není chlazený a nakonec je teplejší než vzduch pod; potom existuje inverze.
Inverze poklesů se vyvíjí, když klesá široká vrstva vzduchu. Vrstva je stlačena a zahřívána výsledným zvýšením atmosférického tlaku a v důsledku toho je snížena rychlost poklesu teploty. Pokud vzduchová hmota klesá dostatečně nízko, vzduch ve vyšších nadmořských výškách se stává teplejším než v nižších nadmořských výškách, což vede k inverzi teploty. Inverze subvencí jsou běžné na severních kontinentech v zimě a subtropických oceánech; tyto oblasti mají obvykle klesající vzduch, protože jsou umístěny pod velkými vysokotlakými středisky.
Čelní inverze nastane, když hmota studeného vzduchu podřízne teplou vzduchovou hmotu a zvedne ji nahoře; přední strana mezi dvěma vzduchovými hmotami má potom teplý vzduch nad a studený vzduch pod. Tento druh inverze má značný sklon, zatímco ostatní inverze jsou téměř horizontální. Kromě toho může být vysoká vlhkost a bezprostředně nad ní mohou být mraky.
