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Une couche d'inversion est une couche d'air dont le gradient de température est positif, c'est-à-dire que celle-ci croît avec l'altitude[1].
Une telle couche peut se trouver à n'importe quelle altitude et son épaisseur peut aller de quelques centaines à plusieurs milliers de mètres. Si elle se forme juste au-dessus du sol, elle emprisonne l'humidité et les polluants entrainant la formation de brouillard et de smog. Elle peut également se retrouver en altitude, en avant d'un front chaud par exemple, et limiter la formation et l'extension des nuages convectifs.