ชั้นทะเลคือมวลอากาศที่ก่อตัวขึ้นเหนือผิวน้ำขนาดใหญ่เช่นมหาสมุทรหรือทะเลสาบขนาดใหญ่ เมื่อมีการผกผันของอุณหภูมิการผกผันนั้นมักเริ่มต้นจากผลของการเย็นตัวที่เกิดขึ้นเมื่อน้ำเย็นบนผิวมหาสมุทรมีปฏิสัมพันธ์กับมวลอากาศที่ค่อนข้างอุ่น^{[ 1 ]}

ชั้นบรรยากาศทางทะเลสามารถปรากฏได้หลายรูปแบบขึ้นอยู่กับสภาพบรรยากาศ อาจปรากฏเป็นเพียงมวลอากาศเย็นชื้นโดยไม่มีเมฆปกคลุม หรืออาจมีเมฆอยู่ด้วย ในหลายกรณี ชั้นบรรยากาศทางทะเลอาจประกอบด้วยหมอกหนา มักพบเมฆสเตรตั สร่วมกับชั้นบรรยากาศทางทะเล ซึ่งเป็นเมฆที่มีลักษณะเป็นก้อน มักมีลักษณะสม่ำเสมอ และก่อตัวขึ้นในระดับความสูงต่ำ (น้อยกว่า 3,000 ฟุต) โดยสรุปแล้ว ชั้นบรรยากาศทางทะเลเป็นเพียงสื่อกลางที่เมฆสามารถก่อตัวขึ้นได้ภายใต้เงื่อนไขที่เหมาะสม ไม่ใช่ชั้นของเมฆเอง^{[ 2 ]}

เมื่ออากาศเย็นลงในภาวะผกผันของอุณหภูมิอากาศที่พื้นผิวจะมีความหนาแน่นมากกว่าอากาศที่อุ่นกว่าด้านบน และจึงถูกกักไว้ด้านล่าง ชั้นล่างจะค่อยๆ เพิ่มความชื้น ขึ้น จากการระเหยของน้ำที่พื้นผิว รวมถึงผลกระทบจากการเย็นตัวลงเองด้วย เนื่องจากอากาศที่เย็นกว่าจะกักเก็บความชื้นได้น้อยกว่า^{[ 1 ] [ 2 ]}

เมฆและหมอกอาจก่อตัวขึ้นภายในชั้นบรรยากาศทะเลเมื่ออากาศที่อิ่มตัวด้วยน้ำเย็นลงและมีความชื้นถึง 100% ซึ่งจะควบแน่นและกลายเป็นหยดน้ำ^{[ 3 ]}เมฆสตราตัสและสตราโตคิวมูลัสสามารถก่อตัวขึ้นที่ด้านบนของชั้นบรรยากาศทะเลได้เมื่อมีสภาวะเหล่านี้ ชั้นบรรยากาศทะเลมักจะถูกกระจายออกไปโดยลมที่แรงพอ ซึ่งจะพัดพามันออกไป ดวงอาทิตย์ยังสามารถทำให้ชั้นบรรยากาศทะเลระเหยได้ เนื่องจากมันทำให้อากาศและพื้นดินอุ่นขึ้น ซึ่งจะลดความชื้นสัมพัทธ์และทำให้เมฆในชั้นบรรยากาศทะเลระเหยไป^{[ 3 ]}

ในกรณีของชายฝั่งแคลิฟอร์เนียชั้นน้ำทะเลนอกชายฝั่งเกิดขึ้นได้เนื่องจากอุณหภูมิผิวน้ำทะเลที่เย็นกว่าปกติของมหาสมุทรแปซิฟิก แคลิฟอร์เนียได้รับน้ำเย็นผิดปกตินี้ผ่านกระบวนการที่เรียกว่ากระแสน้ำแคลิฟอร์เนียซึ่งน้ำเย็นจากขั้วโลกถูกขนส่งจากอ่าวอะแลสกาไปยังชายฝั่งแคลิฟอร์เนีย^{[ 3 ]}กระบวนการนี้สร้างอุณหภูมิน้ำที่เย็นผิดปกติเมื่อพิจารณาจากละติจูดของแคลิฟอร์เนีย^{[ 1 ]}และทำให้เกิดการผกผันของอุณหภูมิอย่างรุนแรง น้ำผิวดินในชายฝั่งแคลิฟอร์เนียถูกรักษาให้เย็นผ่านกระบวนการที่เรียกว่าการไหลขึ้นของน้ำซึ่งเกี่ยวข้องกับน้ำที่เย็นกว่าและลึกกว่าที่ไหลขึ้นสู่ด้านบนของมวลน้ำ^{[ 3 ]}

บางครั้งชั้นหมอกทะเลจะมีความหนาแน่นมากเป็นพิเศษ และเมฆบนบกอาจคงอยู่ได้ตลอดทั้งวัน เหตุการณ์นี้สามารถเกิดขึ้นได้ทุกช่วงเวลาของปี ทำให้เกิดสำนวนเช่น "May Gray" หรือ " June Gloom " ระบบแนวปะทะหรือร่องความกดอากาศต่ำที่กำลังเคลื่อนเข้ามายังสามารถผลักดันชั้นหมอกทะเลขึ้นฝั่งได้อีกด้วย^{[ 1 ]}

แม้ว่าแคลิฟอร์เนียจะเป็นตัวอย่างที่โดดเด่นของชั้นบรรยากาศทะเล แต่ปรากฏการณ์ทางบรรยากาศเหล่านี้มีอยู่หลายแห่งทั่วโลก ชั้นบรรยากาศทะเลมักก่อตัวขึ้นที่ชายฝั่งตะวันตกของทวีป ซึ่งมักเกิดการไหลขึ้นของน้ำ และมีมวลอากาศอุ่นเคลื่อนตัวอยู่เหนือน้ำเย็น^{[ 2 ]}นอกจากนี้ยังสามารถก่อตัวขึ้นที่ชายฝั่งของทะเลสาบเย็น เช่น ทะเลสาบใหญ่ในสหรัฐอเมริกา^{[ 1 ]}

• กระแสน้ำวนคาตาลิน่า
• ฮาร์
• หมอกในซานฟรานซิสโก
• หมอกซานตาอานา
• บัสเตอร์ใต้