La ligne rouge de cette illustration montre un profil typique de température de l’eau de mer. Dans la thermocline, la température diminue rapidement depuis la couche supérieure mélangée de l’océan (appelée zone épipélagique) jusqu’aux eaux profondes beaucoup plus froides de la thermocline (zone mésopélagique). En dessous de 3 300 pieds et jusqu’à une profondeur d’environ 13 100 pieds, la température de l’eau reste constante. À des profondeurs inférieures à 13 100 pieds, la température varie de près de zéro à juste au-dessus du point de congélation de l’eau à mesure que la profondeur augmente.
Les masses d’eau sont constituées de couches, déterminées par la température. La couche supérieure de surface est appelée zone épipélagique, et est parfois appelée « peau de l’océan » ou « zone de lumière du soleil ». Cette couche interagit avec le vent et les vagues, qui mélangent l’eau et distribuent la chaleur. À la base de cette couche se trouve la thermocline. La thermocline est la couche de transition entre l’eau mélangée plus chaude à la surface et l’eau profonde plus froide en dessous. Il est relativement facile de savoir quand vous avez atteint la thermocline dans une masse d’eau car il y a un changement soudain de température. Dans la thermocline, la température diminue rapidement, passant de la température de la couche mixte à celle de l’eau profonde, beaucoup plus froide.
Dans l’océan, la profondeur et la force de la thermocline varient d’une saison à l’autre et d’une année à l’autre. Elle est semi-permanente sous les tropiques, variable dans les régions tempérées (souvent la plus profonde pendant l’été), et peu profonde voire inexistante dans les régions polaires, où la colonne d’eau est froide de la surface au fond.
Les thermoclines jouent également un rôle dans les prévisions météorologiques. Par exemple, les prévisionnistes d’ouragans doivent tenir compte non seulement de la température de la peau de l’océan (la température de surface de la mer), mais aussi de la profondeur d’eau chaude au-dessus de la thermocline. La vapeur d’eau évaporée de l’océan est le principal carburant des ouragans. La profondeur de la thermocline est la mesure de la taille du « réservoir de carburant » et permet de prévoir le risque de formation d’un ouragan.