熱內邊界層是氣流從一種熱力性質的下墊面進入另一種下墊面所形成的內邊界層。
典型情形出現在水面和陸面溫度差很大的海岸帶或大湖沿岸，其中以冷海（湖）面空氣隨向岸流動進入暖陸面形成的熱內邊界層最有實際意義。通常海面上大氣湍流較弱，層結較接近於中性，當冷海面的空氣進入暖陸地之後和地面接觸的空氣受到加熱而呈超絕熱狀態，湍流增強並有對流湍流產生。這時變形成如圖所示的向內陸延伸而加厚的具有對流邊界性質的熱內邊界層，其內部湍流活躍，上部仍保持海上邊界層的弱湍流。這時位於上風向高煙囪排放的污染物隨著氣流向陸地方向搬運，稀釋擴散緩慢，煙雲濃密。一旦與內邊界層相截，進入其內部的污染物在受到強烈湍流擴散的同時將隨著熱泡湍流的下沉氣流很快帶至地面，於是便產生局部低域的高污染物濃度。這種現象稱為熱內邊界層熏煙或海岸帶熏煙。與此同時低矮源的排放物只能在有限的垂直範圍內混合，產生比正常情形高的地面濃度。在合適的氣象條件下這兩種現象可持續較長時間從而造成嚴重的環境影響。沿海地帶通常是火電、核電、石油、化工、鋼鐵等排污量大又有高架源排放的企業所在地和人群密集的地區。熱內邊界層的產生條件、頻率、厚度特徵與熏煙擴散是海岸帶廠址選擇，環境影響評價最關注的大氣過程。
