海洋是依靠海水的流動來輸送熱量的。比如說，海流就可以把赤道附近的熱海水送到兩極方向去，而兩極方向的冷海水也可通過海流向溫暖的地方流動；風浪則可以形成海水溫度的上下交換。
當然，除了風浪，海水還有一種對流作用。這種對流作用是由於冷熱海水的重量不同而形成的。就像冷空氣重熱空氣輕一樣，海水也是冷的重熱的輕。於是，冷而重的海水就會自動下沉，暖而輕的海水會自動上升。有了這種對流作用，冬天的大海也不會很冷了，隨著表層較冷的海水不斷下沉，下層較暖的海水會自動升上來補充的。
海洋與全球二氧化碳平衡目前，關於全球氣候變暖的事實已為人們普遍接受。據研究，本世紀80年代氣候變暖最為明顯，近百年5次平均氣溫最高的年份均出現在這10年裏。但是，有關氣候變化的原因、趨勢及其對全球生態環境的影響如何？目前存在著一些不同的認識。這些認識大致可以歸為兩種。
一種觀點認為，全球氣候變暖與“溫室效益”(greenhouseeffect)有直接關係。由於全球工業化進程的加速，向大氣中排放的溫室氣體(包括二氧化碳、甲烷、氟裏昂、氮氧化合物等)的含量迅速增長，阻擋了地麵輻射熱的散失，致使大氣溫度升高。根據近30多年來的觀測結果，人們對大氣中二氧化碳含量的時空變化已有所了解。據研究，在工業革命以前，大氣中的二氧化碳含量的體積分數約為(270～290)×10-6，而現在大氣中二氧化碳含量的體積分數已增加到340×10-6。
盡管世界各地上空的二氧化碳含量有所不同，但有兩點則是共同的。一是，大氣中二氧化碳含量在逐年增加，其年度變化率比較一致。二是，各地二氧化碳含量具有明顯的季節變化。據科學家的研究表明，大氣中二氧化碳含量的體積分數正在以每年08×10-6的速度增長。有人估計，按此速度在今後50年內大氣中的二氧化碳的含量將比工業革命以前增加1倍，由此而引起的大氣溫度將升高15～30℃，地球氣候將產生明顯的變化。據政府間氣候變化專業委員會的預測，如果人類對環境不采取任何保護措施，100年以後全球地麵氣溫將增加4℃多，海平麵每10年升高3～10cm，到21世紀末將升高03～10m。甚至有的科學家認為，今後50～200年內由於全球氣溫升高，南極西部冰的融化可能導致海平麵上升5m，地球上可能出現像中生代那樣的世界性的動物滅絕。盡管這些預測都有一定的根據，但又都是不確定的。人們現在可以肯定的是，大氣中二氧化碳含量在迅速增加，氣候在變暖，如果這個過程繼續下去的話，地球氣候無疑將發生明顯的變化。
另一種觀點認為，目前的氣候變暖與“溫室效應”並無直接的關係。它與地球上一個溫和的冰後期一致，也許是19世紀末結束的“小冰期”的後果。也就是說，全球增溫是地球氣候循環中的自然現象。關於全球變暖的發展趨勢，他們根據極地區域冰核中氧同位素資料，推測出地球氣候的自然循環，認為目前地球氣候處於自然冷卻期，這將抵消二氧化碳的影響。還有人指出，地球上已知的化石燃料隻夠使用100～200年，人類不可能無休止地使用化石燃料；同時考慮到海洋、植被等對二氧化碳的吸收能力，全球二氧化碳循環將達到新的平衡。在這種情況下，今後地球生態環境會發生明顯的變化，但不可能會招致毀滅性的災難。但是，這種假說目前尚缺乏較多的證據，也無法否定全球增溫與大氣中二氧化碳含量增加相吻合的事實。因此，迄今多數科學家相信“溫室效應”理論。但是，這個理論有一個關鍵問題還沒有解決，這就是海洋在全球二氧化碳平衡中的作用問題，即海洋吸收、儲存和轉移大氣中二氧化碳的能力有多大？海洋對大氣中二氧化碳增加的反饋作用如何？等等。這是海洋與全球變化關係中的主要問題之一。
研究表明，大氣中的二氧化碳通過海-氣界麵進入海洋，並通過海洋中各種化學的、物理的和生物的過程吸收、儲存和轉移。因此，海洋對大氣中二氧化碳含量的變化起著重要作用。據初步估計，人類每年向大氣中排放的二氧化碳，大約有一半進入海洋。海洋在吸收和儲存二氧化碳方麵，是通過化學和生物的作用，把大氣中的二氧化碳轉化為碳的化合物。
海水的二氧化碳化合物形態主要是碳酸(H2CO3)，而海洋植物對二氧化碳的利用，以及碳酸鈣、碳酸鎂等的形成，都會直接影響海水中二氧化碳的含量。觀測表明，二氧化碳在海洋中的垂直分布變化很大，海洋表層中二氧化碳的儲存量占整個海洋中的二氧化碳含量的85％，而占海洋體積90％的中、深水層二氧化碳儲存量僅占15％。這說明海洋中尚具有儲存二氧化碳的巨大潛在容量。研究還表明，海洋中的二氧化碳與大氣中的二氧化碳並不處於平衡狀態，這與海洋的物理過程有關。例如，在北緯50°的大西洋，二氧化碳從大氣進入海洋，那裏的表層海水向北冰洋方向流動，水溫迅速降低，二氧化碳在海水中的溶解度增加，海-氣之間二氧化碳不平衡加劇，使大氣中更多的二氧化碳進入海洋。而在赤道太平洋，由於深層冷水湧升到溫度較高的海麵，海水中二氧化碳出現過飽和，此時海洋便向大氣釋放二氧化碳。初步估計，海-氣之間這種二氧化碳交換速率，大約每年每平方米為20mL二氧化碳。另外，據估算海洋儲存二氧化碳的能力，僅溶解碳(不包括顆粒有機碳和無機碳)一項，大約為大氣儲存能力的56倍。