La thermocline est une zone de transition thermique entre 50 et 300 mètres de profondeur où la température chute rapidement (pouvant descendre de 10-15 °C en quelques dizaines de mètres). Elle agit comme une barrière limitant l'échange vertical d'eau, de nutriments et d'oxygène.
La profondeur de la thermocline influence la SST et donc l'intensité des cyclones tropicaux. Un ouragan qui mélange des eaux profondes froides à travers une thermocline peu profonde s'affaiblit ; un autre au-dessus d'une thermocline profonde maintient son accès à l'eau chaude et peut s'intensifier. Pendant El Niño, la thermocline du Pacifique équatorial s'approfondit à l'est.