海洋是依靠海水的流动来输送热量的。比如说，海流就可以把赤道附近的热海水送到两极方向去，而两极方向的冷海水也可通过海流向温暖的地方流动；风浪则可以形成海水温度的上下交换。
当然，除了风浪，海水还有一种对流作用。这种对流作用是由于冷热海水的重量不同而形成的。就像冷空气重热空气轻一样，海水也是冷的重热的轻。于是，冷而重的海水就会自动下沉，暖而轻的海水会自动上升。有了这种对流作用，冬天的大海也不会很冷了，随着表层较冷的海水不断下沉，下层较暖的海水会自动升上来补充的。
海洋与全球二氧化碳平衡目前，关于全球气候变暖的事实已为人们普遍接受。据研究，本世纪80年代气候变暖最为明显，近百年5次平均气温最高的年份均出现在这10年里。但是，有关气候变化的原因、趋势及其对全球生态环境的影响如何？目前存在着一些不同的认识。这些认识大致可以归为两种。
一种观点认为，全球气候变暖与“温室效益”(greenhouseeffect)有直接关系。由于全球工业化进程的加速，向大气中排放的温室气体(包括二氧化碳、甲烷、氟里昂、氮氧化合物等)的含量迅速增长，阻挡了地面辐射热的散失，致使大气温度升高。根据近30多年来的观测结果，人们对大气中二氧化碳含量的时空变化已有所了解。据研究，在工业革命以前，大气中的二氧化碳含量的体积分数约为(270～290)×10-6，而现在大气中二氧化碳含量的体积分数已增加到340×10-6。
尽管世界各地上空的二氧化碳含量有所不同，但有两点则是共同的。一是，大气中二氧化碳含量在逐年增加，其年度变化率比较一致。二是，各地二氧化碳含量具有明显的季节变化。据科学家的研究表明，大气中二氧化碳含量的体积分数正在以每年08×10-6的速度增长。有人估计，按此速度在今后50年内大气中的二氧化碳的含量将比工业革命以前增加1倍，由此而引起的大气温度将升高15～30℃，地球气候将产生明显的变化。据政府间气候变化专业委员会的预测，如果人类对环境不采取任何保护措施，100年以后全球地面气温将增加4℃多，海平面每10年升高3～10cm，到21世纪末将升高03～10m。甚至有的科学家认为，今后50～200年内由于全球气温升高，南极西部冰的融化可能导致海平面上升5m，地球上可能出现像中生代那样的世界性的动物灭绝。尽管这些预测都有一定的根据，但又都是不确定的。人们现在可以肯定的是，大气中二氧化碳含量在迅速增加，气候在变暖，如果这个过程继续下去的话，地球气候无疑将发生明显的变化。
另一种观点认为，目前的气候变暖与“温室效应”并无直接的关系。它与地球上一个温和的冰后期一致，也许是19世纪末结束的“小冰期”的后果。也就是说，全球增温是地球气候循环中的自然现象。关于全球变暖的发展趋势，他们根据极地区域冰核中氧同位素资料，推测出地球气候的自然循环，认为目前地球气候处于自然冷却期，这将抵消二氧化碳的影响。还有人指出，地球上已知的化石燃料只够使用100～200年，人类不可能无休止地使用化石燃料；同时考虑到海洋、植被等对二氧化碳的吸收能力，全球二氧化碳循环将达到新的平衡。在这种情况下，今后地球生态环境会发生明显的变化，但不可能会招致毁灭性的灾难。但是，这种假说目前尚缺乏较多的证据，也无法否定全球增温与大气中二氧化碳含量增加相吻合的事实。因此，迄今多数科学家相信“温室效应”理论。但是，这个理论有一个关键问题还没有解决，这就是海洋在全球二氧化碳平衡中的作用问题，即海洋吸收、储存和转移大气中二氧化碳的能力有多大？海洋对大气中二氧化碳增加的反馈作用如何？等等。这是海洋与全球变化关系中的主要问题之一。
研究表明，大气中的二氧化碳通过海-气界面进入海洋，并通过海洋中各种化学的、物理的和生物的过程吸收、储存和转移。因此，海洋对大气中二氧化碳含量的变化起着重要作用。据初步估计，人类每年向大气中排放的二氧化碳，大约有一半进入海洋。海洋在吸收和储存二氧化碳方面，是通过化学和生物的作用，把大气中的二氧化碳转化为碳的化合物。
海水的二氧化碳化合物形态主要是碳酸(H2CO3)，而海洋植物对二氧化碳的利用，以及碳酸钙、碳酸镁等的形成，都会直接影响海水中二氧化碳的含量。观测表明，二氧化碳在海洋中的垂直分布变化很大，海洋表层中二氧化碳的储存量占整个海洋中的二氧化碳含量的85％，而占海洋体积90％的中、深水层二氧化碳储存量仅占15％。这说明海洋中尚具有储存二氧化碳的巨大潜在容量。研究还表明，海洋中的二氧化碳与大气中的二氧化碳并不处于平衡状态，这与海洋的物理过程有关。例如，在北纬50°的大西洋，二氧化碳从大气进入海洋，那里的表层海水向北冰洋方向流动，水温迅速降低，二氧化碳在海水中的溶解度增加，海-气之间二氧化碳不平衡加剧，使大气中更多的二氧化碳进入海洋。而在赤道太平洋，由于深层冷水涌升到温度较高的海面，海水中二氧化碳出现过饱和，此时海洋便向大气释放二氧化碳。初步估计，海-气之间这种二氧化碳交换速率，大约每年每平方米为20mL二氧化碳。另外，据估算海洋储存二氧化碳的能力，仅溶解碳(不包括颗粒有机碳和无机碳)一项，大约为大气储存能力的56倍。
海洋对大气中二氧化碳的另一个重要影响，是碳的运输和转移在海洋二氧化碳分布和海-气之间交换速率所起的控制作用。它包括水平运输和垂直转移，主要取决于海洋环流、生物生产力和物理-化学过程。现已发现，其中生物过程的贡献尤为重要，特别是所谓的“生物泵”在垂直转移过程中发挥了重大作用，它促进了碳从海表层向深层的转移。研究表明，生物的初级生产主要限于真光层，浮游植物在那里进行光合作用吸收二氧化碳，并将其转化为颗粒态，即浮游植物细胞，然后通过食物链逐级转化为更大的颗粒。而在中层带则由浮游动物的活动所控制。因此，海洋碳的垂直转移主要依靠浮游动物的碎屑和粪粒来完成。另外，由于在光合作用的过程中同时有大量的产品以溶解有机碳的形式释放到海水中，它又可以被异养微生物利用转化为颗粒有机碳，所以溶解有机碳在化学过程中也起着不可忽视的作用。
研究还表明，海洋中碳酸盐(主要碳酸钙和碳酸镁)的形成和沉积是碳转移的另一个途径。碳酸钙和碳酸镁的表现溶度积与海水的温度、盐度、压强有关，但研究发现，温度和盐度并不是影响海水碳酸钙饱和度的主要因素，决定的因素是碳酸根。而影响碳酸盐浓度主要是海水中的二氧化碳浓度。
尽管目前关于海洋对大气中二氧化碳的作用研究已经取得了不少重要成果，但是还有许多的未知领域有待进一步探讨。因此，在全球变化研究中已经把它作为全球海洋通量研究的主题列入计划，以确定和深入了解在全球尺度海洋控制碳及其有关生源要素通量变化的过程，估计海洋与大气、海底和陆架界面间的交换量，进而为研究和预测长期气候变化服务。
海冰、冰盖对气候的影响地球上的海冰和冰盖主要分布在两极和高纬度区域，它在维持气候和对气候变化的影响十分显着。
迄今的研究表明，海冰的变化主要通过与气温间的关系对局部地区的气象产生影响。区域性的海冰变化与天气尺度的大气变化有关联；在年际时间尺度和半球空间尺度上，大气与海冰变化之间有明显的相关性。近年来通过模拟和卫星资料推算的冰情证实，气旋活动与海冰范围减少有相互加强的倾向，即海冰密集度异常小时有利于气旋的形成。研究还表明，北大西洋风暴路径有随海冰边缘自北向南移动的趋势，在薄冰年份，西白令海气旋频度增大，在厚冰年份，东白令海气旋活动更为频繁。在南极区域，气旋路径的季节变化与海冰范围季节变化一致，气旋活动的年际变化与海冰范围的年际变化也很一致。
科学家曾经利用大气环流模式，对冰盖范围变动的气候效应进行试验研究，发现当北极冰盖完全消失时，大气出现统计上很显着的变化，主要造成纬向气流普遍减弱和高纬地区明显增暖；而南极冰的减少会使经向温度梯度减小，并使南纬25°以南地区西风强度减小。研究还表明，海冰面积异常总是伴随出现气候系统的其他部分的异常。人们还发现20世纪前30～40年中，北极海冰覆盖面积的普遍减小与同期的北极气温偏高相一致。
有人利用冰-海洋-大气耦合模式对大气中二氧化碳浓度增加导致气候变暖的响应进行了模拟研究，发现若大气中的二氧化碳增加4倍时，每年夏季北极海冰将完全消失，而南极终年不见海冰。这时冬季高纬度地区对流层下部增温最大，北极中部从夏到冬近地面气温增加幅度为4～13℃。由此可见，在模拟研究大气温室效应和气候变暖中，必须以现在气候条件下的海冰分布为背景。另外，流冰还造成热量和盐分的大范围水平输送。研究表明，冰生成区释放到大气中去的潜热基本上提供给融冰区的海洋和大气。由流冰导致的这种热量平流输送的量级可能与常年冰上的铅直热通量一样大。北极中部大部分平流潜热是由从Fram海峡进入东格陵兰海的冰输送引起的。此外，人们还可以从极地海冰范围的变化分析中，找到预示气候变化趋势的征兆。
海洋中的气团变性由于地面上得到的太阳辐射的多少不同，各地的气温不同。总的说来，总是赤道和低纬地区受热多，气温高；而两极和高纬地区则受热少，气温低。空气在某一源地较长时间的停留，就会形成具有该地特性的气团。在极地海洋或大陆上就会形成干冷的气团，在热带海洋上又会形成湿热的气团。各地形成的气团，又要随大气环流而移动，当气团离开源地后，它的性质也会随着所经过的环境而发生变化，这就是气团变性。
海洋上的气团，经常出现你来我往的交替现象。海洋中的天气也就随之而变化。
气团的属性主要指它的温度、湿度和层结稳定度。气团变性的物理过程主要为增热或冷却，蒸发或凝结，垂直运动和层结稳定度的变化等。
当极地大陆上形成的干冷气团入海时，或北半球的干冷气团向偏南方向移动时，就会产生增温、增湿等物理过程，于是使气团的稳定度变差，甚至出现不稳定层结，容易形成对流和降水天气。
在热带洋面上形成的气团，在北半球向北移时，则又会变冷变干，并使气层层结趋于稳定。当这种气团移至冷暖洋流交界处时，在冷洋流一侧，可出现大范围的海雾。
对于海上气团变性的研究，除了过去常用的天气学分析(即天气图方法)、诊断分析(物理量判断)和理论研究(对流体力学方程求解)外，在1974年2月和1975年2月，在世界气象组织的领导下，日本、韩国、澳大利亚、美国等国两次在东海以冲绳岛为中心的六边形海区进行了气团变性实验(ANTEX)，以弄清自海面到大气中的能量和动量输送过程，寻找北半球中纬度大洋西部流上空，冬季气团变性强烈的原因。
实验结果表明，在冷空气爆发时期，暖洋流(黑潮)海区提供的总热能高达700～800瓦／米2。感热和潜热的输送，还随天气形势变化而变化。气团在海上的变性，在云、降水和气团结构上都有明显的反映。在大陆和近海区低云量少，而在暖流上空则低云量多。在大陆的低云几乎全为层云，而在海上的低云多为对流云，在暖流上空的低云则为强烈发展的对流云。在降水方面，大陆降一般雨，海上降阵雨多，在暖流上空则都是阵性降水。冷气团初临海上时，几乎无云，逆温层也比较低，经过一些时间的开始变性，云量逐渐增多，逆温层也逐渐上抬。
平流雾因为海雾的种类很多，人们按照生成的原因不同，把海雾分成平流雾、混合雾、辐射雾和地形雾四种。海上出现最多，危害最大的是平流雾。那么，这种雾是怎样形成的呢？
由于空气在海面上水平流动，就产生了这种雾。一般情况是，当暖湿空气经过冷的海面时，受到海面的冷却，温度下降，空气达到过饱和状态，多余的水汽就凝结出来，以小水滴的形式悬浮在海面上的空气中。凝结的小水滴达到了一定的密度时，就形成了雾，人们叫它平流冷却雾，也称暖平流雾。这种雾比较浓，雾区范围大，持续时间长，能见度很低。另一种情况是，当冷空气流到暖的海面时，海水蒸发在空气中的水汽达到饱和状态，就形成了雾，人们叫这种雾是平流蒸发雾，也叫冷平流雾，也有人叫它冰洋烟雾。这种雾虽然雾区很大，雾层却不厚，雾也不浓。
暖湿空气流经较冷的海面，最容易在海面上产生很浓的海雾。因此，那些周围被较暖的海域或陆地包围的冷水区，特别容易形成平流雾。海洋上的冷水区多数是由极地海域或江河流出来的冷海流。像潮流、我国东部沿海的近岸冷海流等。也有的是深层的冷水在某些海岸附近涌升上来造成的，例如，非洲西海岸、智利和加利福尼亚沿海等地。一旦有暖而潮湿的空气移到这些冷海面上，就会形成大范围的海雾。因此，冷、暖流交汇的海域，往往是海雾经常出没的地方。
咆哮的西风带航行在南大洋的船只，最关心的是西风带，最怕的也是西风带。因为那里盛行西风，风大，浪高，航行的船只在山丘一样的浪峰中剧烈起伏，险象环生。航海者谈西风带而色变，故有“咆哮的西风带”、“发疯的西风带”之说。
下面的航海日记，为我们描述了西风带的可怕、惊险。