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溫躍層（英語：thermocline），又譯溫度躍層、斜溫層、溫度突變層等，是指在海洋或湖沼等大型水體內部，水溫在沿垂線方向急劇變化的水層。
海洋分層中，溫躍層是分佈在混合層之下。[1]
隨着季節、緯度以及大風引起的湍流混合的變化，溫躍層在水體中可能是半永久性的現象，也可能是暫時性地對晝夜間水體表面的輻射熱/冷現象作出的反應。
溫躍層溫度及厚度的影響因素包括季節性氣候變化、緯度及地區環境狀況（如潮汐及海流等）等。
隨季節而變的溫躍層稱之為季節性溫躍層 （英語：seasonal thermocline）。永久（恆定）溫躍層（英語：permanent thermocline）則是在季節性溫躍層下，深度約1500至2000公尺。[1]
在緯度10o到40o地區，混合層鹽度會比溫躍層高，主要是強烈蒸發所致。而高緯度地區，因降雨以及融冰影響，混合層鹽度會比溫躍層低。在某些熱帶地區（例如西太平洋暖池），當地降雨會造成薄且鹽度少的混合層。[1]
由於水體中的音速根據溫度不同會大幅改變，所以溫躍層的變化可大幅左右潛艇的聲吶性能。因此水下作戰大國不單是發展武裝潛艇技術，其學術與氣象專業能力也是很重要的，需要配備如無瑕號研究船之類的船隻，還順便進行海洋探索。[2]
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