Pembalikan suhu, juga disebut pembalikan termal, pembalikan tingkah laku normal suhu di troposfer (wilayah atmosfera yang paling dekat dengan permukaan Bumi), di mana lapisan udara sejuk di permukaan dilapisi oleh lapisan udara yang lebih panas. (Dalam keadaan normal suhu udara biasanya menurun dengan ketinggian.)
Inversi memainkan peranan penting dalam menentukan bentuk awan, pemendakan, dan penglihatan. Pembalikan bertindak sebagai penutup pada pergerakan udara ke atas dari lapisan di bawah. Akibatnya, perolakan yang dihasilkan oleh pemanasan udara dari bawah terhad kepada tahap di bawah penyongsangan. Penyebaran habuk, asap, dan pencemar udara lain juga terhad. Di kawasan di mana terdapat penyongsangan tahap rendah yang jelas, awan perolakan tidak dapat tumbuh cukup tinggi untuk menghasilkan hujan dan, pada masa yang sama, penglihatan dapat dikurangkan jauh di bawah penyongsangan, walaupun tanpa awan, oleh pengumpulan debu dan zarah asap. Kerana udara berhampiran pangkalan penyongsangan cenderung sejuk, kabut sering terdapat di sana.
Inversi juga mempengaruhi variasi diurnal pada suhu udara. Pemanasan utama udara pada siang hari dihasilkan oleh sentuhannya dengan permukaan tanah yang telah dipanaskan oleh sinaran Matahari. Panas dari tanah dikomunikasikan ke udara melalui pengaliran dan perolakan. Oleh kerana penyongsangan biasanya akan mengawal tahap atas ke mana haba dibawa oleh perolakan, hanya lapisan udara yang cetek yang akan dipanaskan jika penyongsangan rendah dan besar, dan kenaikan suhu akan menjadi hebat.
Terdapat empat jenis penyongsangan: tanah, pergolakan, penurunan, dan frontal.
Pembalikan tanah berkembang apabila udara disejukkan dengan bersentuhan dengan permukaan yang lebih sejuk sehingga menjadi lebih sejuk daripada atmosfera yang terlalu banyak; ini berlaku paling kerap pada malam yang cerah, ketika tanah menyejuk dengan cepat oleh sinaran. Sekiranya suhu udara permukaan turun di bawah titik embunnya, kabus boleh berlaku. Topografi sangat mempengaruhi besarnya penyongsangan tanah. Sekiranya tanah bergulir atau berbukit, udara sejuk yang terbentuk di permukaan tanah yang lebih tinggi cenderung mengalir ke lubang, menghasilkan penyongsangan yang lebih besar dan tebal di atas tanah rendah dan sedikit atau tidak ada di atas ketinggian yang lebih tinggi.
Penyongsangan pergolakan sering terbentuk ketika udara tenang mengatasi udara bergelora. Di dalam lapisan bergelora, pencampuran menegak membawa haba ke bawah dan menyejukkan bahagian atas lapisan. Udara yang tidak bercampur di atas tidak disejukkan dan akhirnya lebih panas daripada udara di bawah; penyongsangan kemudian wujud.
Pembalikan penurunan berlaku apabila lapisan udara meluas turun. Lapisan dimampatkan dan dipanaskan oleh peningkatan tekanan atmosfera yang dihasilkan, dan, sebagai hasilnya, laju suhu berkurang. Sekiranya jisim udara tenggelam cukup rendah, udara pada ketinggian yang lebih tinggi menjadi lebih panas daripada pada ketinggian yang lebih rendah, menghasilkan penyongsangan suhu. Penukaran penurunan berlaku di benua utara pada musim sejuk dan lautan subtropika; wilayah-wilayah ini pada umumnya mempunyai udara yang surut kerana terletak di bawah pusat tekanan tinggi yang besar.
Pembalikan frontal berlaku apabila jisim udara sejuk mengurangkan jisim udara hangat dan mengangkatnya secara tinggi; bahagian depan antara dua jisim udara kemudian mempunyai udara hangat di atas dan udara sejuk di bawah. Pembalikan jenis ini mempunyai cerun yang cukup besar, sedangkan penyongsangan lain hampir mendatar. Selain itu, kelembapan mungkin tinggi, dan awan mungkin terdapat tepat di atasnya.
