Lämpötilan inversio, jota kutsutaan myös termiseksi inversioksi, troposfäärin (maapallon pintaa lähinnä olevan ilmakehän alueen) lämpötilan normaalin käytöksen kääntäminen, jossa pinnalla oleva viileän ilman kerros päällystetään lämpimämmän ilman kerroksella. (Normaaleissa olosuhteissa ilman lämpötila laskee yleensä korkeuden myötä.)
Inversioilla on tärkeä rooli pilvimuodon, sateen ja näkyvyyden määrittämisessä. Inversio toimii korkkina ilman ylöspäin liikkumiselle alla olevista kerroksista. Seurauksena on, että konvektio, joka syntyy ilman kuumentamisesta alhaalta, rajoittuu inversion alapuolella oleviin tasoihin. Pölyn, savun ja muiden ilman epäpuhtauksien leviäminen on myös rajoitettu. Alueilla, joissa esiintyy selvää matalan tason inversiota, konvektiiviset pilvet eivät voi kasvaa tarpeeksi korkeiksi suihkujen tuottamiseksi, ja samalla näkyvyys voi heikentyä huomattavasti käänteen alapuolelle, jopa pilvien puuttuessa, pölyn ja savuhiukkaset. Koska ilma inversion pohjan lähellä on yleensä viileä, sumua esiintyy siellä usein.
Inversiot vaikuttavat myös ilman lämpötilan vuorokausivaihteluihin. Päivän ilman päälämmitys syntyy sen joutuessa kosketukseen maanpinnan kanssa, jota on lämmitetty auringon säteilyllä. Maasta tuleva lämpö välitetään ilmaan johtavuudella ja konvektiolla. Koska inversio säätelee yleensä ylempää tasoa, johon lämpö johdetaan konvektiolla, vain matala ilmakerros kuumennetaan, jos inversio on pieni ja suuri, ja lämpötilan nousu on suuri.
Inversioita on neljä tyyppiä: maa, turbulenssi, vajoaminen ja etuosa.
Maan inversio kehittyy, kun ilma jäähdytetään kosketuksessa kylmempään pintaan, kunnes siitä tulee viileämpi kuin päällä oleva ilmapiiri; tämä tapahtuu useimmiten selkeinä öisin, kun maa jäähtyy nopeasti säteilyn vaikutuksesta. Jos pinta-ilman lämpötila laskee alle kastepisteensä, seurauksena voi olla sumu. Topografia vaikuttaa suuresti maan inversioiden suuruuteen. Jos maa on vierivä tai mäkinen, ylemmille maapinnoille muodostunut kylmä ilma pyrkii valumaan onteloihin tuottaen suuremman ja paksumman inversion matalan maan yläpuolella ja vain vähän tai ei ollenkaan korkeampien korkeuksien yläpuolella.
Turbulenssin käännös muodostuu usein, kun lepotilassa oleva ilma ylittää turbulenssin ilman. Turbulenssikerroksen sisällä pystysuora sekoitus kuljettaa lämpöä alaspäin ja jäähdyttää kerroksen yläosan. Yllä oleva sekoittamaton ilma ei jäähdydy ja on lopulta lämpimämpi kuin alla oleva ilma; käännös on sitten olemassa.
Laskeutumisen inversio kehittyy, kun laajalle levinnyt ilmakerros laskeutuu. Kerros puristetaan ja kuumennetaan tuloksena syntyvällä ilmakehän paineella, ja seurauksena lämpötilan raukeamisnopeus pienenee. Jos ilmamassa vajoaa tarpeeksi matalalle, korkeampien korkeuksien ilma lämpenee kuin alemmissa korkeuksissa, mikä aiheuttaa lämpötilan inversion. Laskeutumisen inversiot ovat yleisiä pohjoisilla mantereilla talvella ja subtrooppisten valtamerten yli; näillä alueilla on yleensä laskeva ilma, koska ne sijaitsevat suurten korkeapainekeskusten alla.
Frontaalinen inversio tapahtuu, kun kylmä ilmamassa pudottaa lämpimän ilmamassan ja nostaa sen korkealle; kahden ilmamassan välissä edessä on sitten lämmin ilma ja kylmä ilma alapuolella. Tällaisella käännöksellä on huomattava kaltevuus, kun taas muut käännökset ovat melkein vaakatasossa. Lisäksi kosteus voi olla korkea ja pilviä voi olla läsnä välittömästi sen yläpuolella.
