وهو انقلاب حراري يحدث قرب سطح الأرض من ارتفاع 200 متر أو أكثر. يحدث هذا الانقلاب غالباً في ليالي الشتاء الطويلة، حيث تفقد الأرض حرارتها خلال الليل الطويل فيصبح الهواء الملاصق للأرض أكثر برودة من الهواء الموجود فوقه مباشرة. ويتبدد هذا الانقلاب بعد شروق الشمس بقليل. إن خطر هذا النوع من الانقلابات الحرارية يكون كبيراً على المدن. فالمدن الكبيرة المزدحمة مثل نيو مكسيكو ولوس أنجلس يعنى الانقلاب الحراري فيها حصر وتكثيف للمواد الملوثة للهواء فيها، لان الانقلاب الحراري يمنع تبدد الملوثات حيث يكون كالغطاء يمنعها من التبدد إلى الأعلى. كما يحدث في الوديان الجبلية، حيث ينساب الهواء البارد على القمم الجبلية ليلاً إلى الوديان المجاورة فيتكون هواء بارد في الأسفل يعلوه مباشرة هواء دافئ يشكل هذا النوع من الانقلاب خطورة على المروعات حيث قد تقتل طبقة الهواء الباردة بعض المزروعات وخاصة الخضراوات، كما تؤدي إلى الإضرار بالفواكه وخاصة الحمضيات فتؤدي إلى تجفيف الماء في داخلها. يستخدم المزارعون طرق عدة للتغلب على الانقلابات الحرارية السطحية. فيمكنهم استخدام الطائرات المروحية حيث تعمل مراوح الطائرات على خلط الهواء الدافئ في الأعلى مع الهواء البارد في الأسفل فترتفع الحرارة عن درجة التجمد. كما يمكن استخدام المدافئ حيث تشعل النيران في حاويات توضع بين أشجار الفاكهة أو في مدافئ نفطية كبيرة بغية رفع درجة حرارة الهواء. هذه الطرق تستخدم عندما تكون درجة حرارة الهواء قريبة من الانجماد. ويحدث الانقلاب الحراري السطحي كذلك إذا مرت كتلة هوائية دافئة فوق سطح بارد مما يؤدي إلى تبريد الهواء في أسفل هذه الكتلة والقريب من السطح البارد ويبقى الهواء أعلى هذه الطبقة دافئاً. يحدث هذا النوع من الانقلاب في أي ساعة من الليل أو النهار، وسواء كانت السماء صافية أو غائمة. وهذا النوع من الانقلاب يستمر فترة أطول من النوعين السابقين.