中纬度地区的双温跃层现象主要是由于大气对太阳辐射的吸收与反射不均匀所致。在白天,地面受到太阳辐射的加热,产生的热量会向上扩散,导致低层大气温度上升,形成第一层温跃层。
而在晚上,地面热量较快散发,导致地面温度下降,使得低层大气温度也随之下降。
然而,在高海拔处,由于大气密度较低,空气的热容量也较小,因此即使受到太阳辐射加热,温度上升也不明显,形成第二层温跃层。这就是中纬度地区形成双温跃层现象的原因。
海水温度一般随深度而递减,在递减率(或温度梯度)最大处的一定厚度的水层称为“温跃层”。大洋中低纬度和中纬度的海域,大约在200米和1000米水层之间的温跃层,由于它不随季节而变,故称之为“永久性温跃层”或“主温跃层”。
永久性温跃层是由于太阳辐射加热、地球自转、大气风应力、海洋上翻流及盐热环流等物理过程综合作用的结果。形象的比喻就是,冷水密度高、热水密度低,如果没有外部因素扰动的情况下,冷水在下、热水在上的分层是稳定的。试验中能够看到明显的分层边界。