L'inversione termica è un fenomeno particolare dell'atmosfera.
Di norma col salire della quota l'aria si raffredda (circa 6.5° ogni 1000 metri), perchè sottoposta ad una pressione minore rispetto a quella del suolo dove è più calda.

Nell'inversione termica accade il contrario, ossia l'aria è più fredda al suolo e più caldo a quote superiori, come in montagna per esempio. Questo accade spesso in Inverno, in quanto il sole non riesce a scaldare il terreno, sia per la marcata inclinazione dei suoi raggi, sia per le poche ore di soleggiamento e sia perché vi potrebbe esserci presenza di neve al suolo (effetto albedo,ndr).

Di conseguenza l'aria a contatto col suolo si raffredda più velocemente, mentre quella a quote superiori risulterà più calda. In montagna invece, specie nelle vallate, l'aria calda, più leggera, si alza, scalzata dall'aria fredda presente sui pendii che si raffreddano prima che il fondovalle. Ecco allora che nelle vallate si misurano valori notturni molto più bassi che in alta quota.

L'inversione termica si interrompe per il riscaldamento prodotto dal Sole o per la presenza di vento, che di solito preannuncia un cambiamento delle masse d'aria, permettendo ai diversi strati d'aria di mescolarsi. Fino ad allora, a causa di questi movimenti dell'aria verso il basso, non si sviluppano nubi verticale.

Conseguenze delle inversioni termiche in Italia

Quando le condizioni di umidità sono favorevoli, nelle valli o nelle aree depresse si formano nebbie e banchi di nebbia, che possono persistere anche tutto il giorno. È una situazione molto comune in inverno nelle aree pianeggianti e vallive della penisola, in particolare nella Pianura Padana e nelle piane interne dell'Appennino. Il problema si ha quando questa situazione dura per diverse settimane.

Con il vento in calma, l'aria nelle grandi città non circola e si accumulano gli inquinanti, con elevate concentrazioni di polveri sottili, fumo, particelle in sospensione. Un fenomeno tipico nelle grandi città italiane situate nella Pianura padana, come Milano e Torino, e che si produce anche in altre grandi città, come Roma.