海洋或湖泊水体根据温度的不同而分层。最上层为混合层，由于直接接受阳光辐射，水温较高，而且这一层在风浪的作用下，湍动混合作用较强，温度较为均匀。混合层以下为温跃层，温跃层是上层较为温暖的混合层与较冷深层海水之间的过渡层。季节性温跃层一般位于海面以下一二百米，永久性温跃层一般在海面以下1000米左右。温跃层中，随着深度变化，温度迅速从混合层温度下降到较冷深层海水的温度，温度变化显著，温度梯度大。下图为典型温跃层的温度剖面示意图。

典型温跃层的温度剖面示意图

通常认为现代温跃层动力学研究始于1959年发表的两篇开创性的研究论文。然而，两篇论文的作者们却持有不同的理论观点：A.R.鲁滨逊和H.M.施托梅尔认为温跃层的形成是海洋表层向下的湍流能量耗散与深层向上的冷对流相平衡的结果；而R.P.韦兰德则提出了一个基于理想流体的关于温跃层的绝热对流模型且不考虑扩散项。研究表明，基于以上两种理论得到的相似解或解析解均有其局限性。例如，两类解均无法满足一些特定但重要的边界条件，因此实际应用受到极大限制。到20世纪80年代，基于风生环流的理论研究取得了突破性进展，代表性的成果有P.B.雷内斯等人在1982年提出的关于温跃层的准地转理论以及J.鲁坦等人在1983年提出的关于通风温跃层的理论。在此后20年间，该两种理论得到了不断的完善。结合混合层动力学的研究成果，温跃层的物理图像已变得更加清晰而数学表达也更为准确。此外，自90年代末期开始，数值模拟已在该研究领域得到了广泛的应用，学者们也能更精细地刻画温跃层的结构并探索相应的动力学机制。

温跃层动力学的研究主要集中在以下若干方面：中纬度大洋是否能通过温跃层来影响赤道海域的波动和流动；气候异常发生对温跃层的影响也是当前备受关注的科研课题，即结合混合层动力学与通风温跃层动力学，研究气候异常下温跃层的强非线性响应；由于热带温跃层内部的小尺度动力过程（一般也称之为湍流过程或混合过程）能够影响温跃层的结构和强度，甚至能决定厄尔尼诺的强弱及其演化，因而研究热带温跃层内小尺度动力过程与厄尔尼诺现象的关系也是该研究领域的重要方面。

温跃层动力学的研究成果可应用于海洋的其他研究领域，尤其是海洋内波的研究中。因为内波产生的两个条件海水密度分层和扰动源与温跃层密切相关，温跃层是海洋内波生成和发展最为关键的水体区域。温跃层动力学的研究成果也可应用于气象预报领域。例如，飓风的预报不仅取决于海洋表面的温度，也取决于温跃层以上温暖水层的深度。海洋蒸发的水汽是飓风主要的“燃料”，温跃层深度是“燃料池”的关键特征尺度。温跃层动力学的研究成果也可应用于军事领域，例如潜艇声呐探测精度的改进以及潜艇航行安全等。