温跃层（Thermocline）是位于海面以下100—200 米左右的、温度和密度有巨大变化的薄薄一层，是上层的薄暖水层与下层的厚冷水层间出现水温急剧下降的层。
由于在开阔海域，盐度几乎是稳定的，而压力对密度只有很轻微的影响，因此温度就成为影响海水密度的一个最重要的因素。大洋表面的海水温度较高，因此它的密度就比深处的冷水要小。
温度和密度在温跃层发生迅速变化，使得温跃层成为生物以及海水环流的一个重要分界面。
在日本本州以南的黑潮区域，温跃层位于500～700米深度，温差10℃左右，基本上是稳定的水层，称为恒定温跃层或主温跃层。若用10℃等温面的深度分布来推断北太平洋主温跃层的深度，则对应于黑潮及其延伸体的南缘（于30°N附近）最深，向南至赤道逐渐变浅，其北侧则急剧变浅。在东西方向上，偏西侧最深，向东缓慢变浅。在北大西洋，虽然湾流南侧比黑潮南侧深200～300米，但却显示出与北太平洋类似的分布情况。温跃层的内部结构有相当明显的地域差异。在北赤道流与赤道逆流的边界附近，跃层在赤道海域内不仅最浅，且层内水温垂直梯度也最大。在赤道附近的赤道潜流中，可把跃层分为两部分：在赤道上，上部跃层为峰，下部跃层为谷，中间（潜流的中心）是水温较为均匀的水层。跃层内的水温梯度，从赤道逆流往北（或从日本以南往东）有变小的趋势，但在黑潮流域内则再度增大。
在赤道海域以外，一般在海面附近出现另一类温跃层，它直接反映着海面的热收支情况：夏季旺盛，冬季消失，故称为季节性温跃层。如在北海道东南方的亲潮海域，在冬季对流期，会形成0℃左右的深厚上混合层，但在春、夏季，海面所吸收的热量积蓄于表层，并使海面附近的水温显著上升。加之由融冰形成的低盐水使表层的垂直稳定度进一步增大，因而妨碍了热量向下层扩散，导致季节性跃层特别发达。
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