Temperatuurinversie, ook wel thermische inversie genoemd, een omkering van het normale temperatuurgedrag in de troposfeer (het gebied van de atmosfeer dat het dichtst bij het aardoppervlak ligt), waarbij een laag koele lucht aan de oppervlakte wordt bedekt door een laag warmere lucht. (Onder normale omstandigheden neemt de luchttemperatuur gewoonlijk af met de hoogte.)
Inversies spelen een belangrijke rol bij het bepalen van wolkenvormen, neerslag en zichtbaarheid. Een inversie werkt als een dop op de opwaartse beweging van lucht uit de lagen eronder. Dientengevolge is convectie geproduceerd door het opwarmen van lucht van onderaf beperkt tot niveaus onder de inversie. De verspreiding van stof, rook en andere luchtverontreinigende stoffen is eveneens beperkt. In regio's waar een uitgesproken lage inversie aanwezig is, kunnen convectiewolken niet hoog genoeg groeien om buien te produceren en tegelijkertijd kan het zicht onder de inversie aanzienlijk worden verminderd, zelfs als er geen wolken zijn, door de ophoping van stof en rookdeeltjes. Omdat lucht nabij de basis van een inversie de neiging heeft koel te zijn, is er vaak mist aanwezig.
Inversies beïnvloeden ook dagelijkse variaties in luchttemperatuur. De belangrijkste verwarming van lucht gedurende de dag wordt geproduceerd door het contact met een landoppervlak dat is verwarmd door de straling van de zon. Warmte van de grond wordt door geleiding en convectie naar de lucht gecommuniceerd. Aangezien een inversie gewoonlijk het bovenste niveau regelt waarnaar warmte wordt vervoerd door convectie, zal alleen een ondiepe luchtlaag worden verwarmd als de inversie laag en groot is, en de temperatuurstijging zal groot zijn.
Er zijn vier soorten inversies: grond, turbulentie, verzakking en frontaal.
Een grondinversie ontstaat wanneer lucht wordt gekoeld door contact met een kouder oppervlak totdat het koeler wordt dan de bovenliggende atmosfeer; dit gebeurt meestal op heldere nachten, wanneer de grond snel afkoelt door straling. Als de temperatuur van de oppervlaktelucht onder het dauwpunt daalt, kan er mist ontstaan. Topografie heeft grote invloed op de omvang van grondinversies. Als het land glooiend of heuvelachtig is, heeft de koude lucht die op de hogere landoppervlakken wordt gevormd de neiging om in de holtes weg te lopen, waardoor een grotere en dikkere inversie ontstaat boven lage grond en weinig of geen boven hogere hoogten.
Een turbulentie-inversie vormt zich vaak wanneer rustlucht over turbulente lucht heen ligt. Binnen de turbulente laag voert verticaal mengen de warmte naar beneden en koelt het bovenste deel van de laag af. De ongemengde lucht erboven wordt niet gekoeld en is uiteindelijk warmer dan de lucht eronder; er bestaat dan een inversie.
Er treedt een verzakkinginversie op wanneer een wijdverspreide luchtlaag naar beneden komt. Door de resulterende toename van de atmosferische druk wordt de laag samengedrukt en verwarmd, waardoor het temperatuurverloop afneemt. Als de luchtmassa laag genoeg zakt, wordt de lucht op hogere hoogten warmer dan op lagere hoogten, waardoor een temperatuurinversie ontstaat. Bodemdalinginversies komen veel voor op de noordelijke continenten in de winter en boven de subtropische oceanen; deze regio's hebben over het algemeen verzakkende lucht omdat ze zich onder grote hogedrukcentra bevinden.
Een frontale inversie treedt op wanneer een koude luchtmassa een warme luchtmassa ondermijnt en omhoog tilt; het front tussen de twee luchtmassa's heeft dan warme lucht erboven en koude lucht eronder. Dit soort inversie heeft een aanzienlijke helling, terwijl andere inversies bijna horizontaal zijn. Bovendien kan de luchtvochtigheid hoog zijn en kunnen er direct boven de wolken wolken zijn.
