我们明显地感到黑潮、亲潮等表层海流的流动，但却不知道海洋深层的水也在流动。
事实上海洋很广阔，海水的流动有时形成漩涡，又随时发生变化，很难用简单的物理方法将其用平均循环图的形式表述。
比较经典的方法是根据密度大的海水将下沉，从而导致含氧量降低，而随着有机物的分解硝酸离子和磷酸根离子等营养素的浓度会增加这一原理来推测海水的流况。一般海水向氧气含量减少的方向流动，或者说向营养素浓度高的方向流动。
根据这个原理我们可以发现大西洋、南极海、印度洋、太平洋的深层水年龄依次增加。
根据这种化学成分的分布情况同地球的流体理论的结合，麻省理工学院的H.斯顿梅尔和哥伦比亚大学的W.S.布洛卡画出了海洋循环图，但是这也只是把握了一个大概而已。
其实除了氧气，可以说明海水流动的化学物质还有很多。1960年的核试验中释放的大量的氚便对研究物理方法较难解决的深层水的形成过程和温度跳跃层（深度增加时温度剧减的层）的垂直混合现象有重大作用。
1963年随着降水进入海洋表层的氚元素最多。科学家们一直在追踪这些氚是如何向深海扩展的。北大西洋格陵兰海的表层水在冬天冷却下沉，开始转变为深层水。
20世纪70年代进行的地球化学截面观测（GEOSECS）计划的测量数据表明，氚元素在北纬50°以北海域呈斜面状进入海底附近。
1981年又进行了一次观测。当时氚元素已经南下至北纬40°附近。可以推测深层水已经形成并且南下。
当时也观测到造成臭氧空洞的氟利昂也少量溶入了海中，有的还侵入到南极洲附近的深层水中。
这些化学物质虽然是人工释放进海洋中的，却可以作为记号来追踪海水的运动，被称为“化学追踪剂”。
这种方法的优点是可以观察到具体的侵入情况。
以前科学家用浮标、浮筒或颜料来研究海水运动。
现在的“化学追踪法”将研究的范围扩大到了全世界。
由于这些追踪剂是几十年前才投入自然环境的，在中低纬度由于温度跳跃层的存在阻碍了向下的侵入，所以在这些地方只停留在海水表层。
现在科学家又用六氟化硫（无害，少量就可被检测到）投入温度跳跃层来检测这一层的垂直扩散速度。结果发现温度跳跃层的密度非常稳定，在垂直方向几乎不发生混合。
现在“化学追踪”正在全球范围进行，相信不久的将来我们便可以解开深层海水循环之谜了。