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。
1991年3月3日，我们离开南极中山站，整装北归。3月5日，根据气象预报得知，在距我船西部15个经距处有一低气压正在形成，按照移动速度计算，我船不会与它相遇，最多它只能远远地尾随我们，风速最多不会超过8级。3月6号，我船已移到南纬55°，距在南纬60°处东行的气旋中心已超过500千米，按常理，已脱离危险区。可事实出乎所有人的意料，当时风速突然加大到35米／秒以上，浪高达20米，如山的巨浪狂啸着从船尾滚滚而至，将船尾部盘结的粗缆全部打散，冲入海里。缆绳掉入海中，随时有可能缠上螺旋桨，给我们带来灭顶之灾。后甲板工由铆钉固定的一吨重的蒸汽锅被连根拔起，像陀螺一样在甲板上滚来滚去。后甲板的门也被巨浪冲破。船在大海中像个醉汉左右摇摆，减摇装置全部投入工作，船的单边倾斜仍超过30°。单机推进的“极地”号船随时可能遭受灭顶之灾。船长守在驾驶室里，两天两夜没合眼。
当时的险情历历在目，如果当时是逆浪航行，我们全体乘员和“极地”号船早就被西风带的狂风巨浪吞没了。
西风带让人如此触目惊心，那么，什么是西风带，它在哪里呢？
通俗的说法是，在南北纬40～60°之间，经常刮着西风，风速很大。北纬40～60°之间多为陆地；而南纬40～60°之间几乎全部是辽阔的海洋，表层海水受风的影响，产生一个相应的自西向东的流动，它像腰带一样，环绕在南极大陆周围，这就是西风带。
物理海洋学家认为，在南半球，西风带的北界位置是亚热带辐合带，南界位置是南极辐散带，在它们之间，是西风漂流区，即西风带。
海洋灾害
海洋自然环境发生异常或激烈变化，导致在海上或海岸发生的灾害称为海洋灾害。海洋灾害主要指风暴潮灾害、巨浪灾害、海冰灾害、海雾灾害、大风灾害及地震海啸灾害等突发性的自然灾害。
人类活动导致海洋自然条件改变而引发之灾害，称为人为海洋灾害或人为海洋自然灾害。多数无突发性，但某些人为海洋灾害，如赤潮，在许多海区也有突发性，这已引起人们越来越多的注意。
引发海洋灾害的原因主要有大气的强烈扰动，如热带气旋、温带气旋等；海洋水体本身的扰动或状态骤变；海底地震、火山爆发及其伴生之海底滑坡、地裂缝等。
海洋自然灾害不仅威胁海上及海岸，有些还危及自岸向陆广大纵深地区的城乡经济和人民生命财产的安全。例如，强风暴潮所导致的海侵（即海水上陆），在我国少则几千米，多则二三十千米，甚至达70千米，一次海潮曾淹没多达7个县。
上述海洋灾害还会在受灾地区引起许多次生灾害和衍生灾害。如：风暴潮、风暴巨浪引起海岸侵蚀、土地盐碱化；海洋污染引起生物毒素灾害，再引起人畜中毒等。
海浪
海浪（ocean wave）是发生在海洋表面的一种波动现象。它和风的关系十分密切，民间所谓“无风不起浪”或“无风三尺浪”，就是对海浪现象的经验之谈。根据现代科学理论，海浪分为风浪、涌浪和近岸浪3种。风浪是指在风的直接作用下产生的水面波动，海面同时出现许多波高不同、周期不等的波浪，呈现出极其复杂的海面波动起伏状况；涌浪是在风停后海区内尚存的波浪，或传出风区以外的波浪，这种波浪外形比较规则、整齐，波面比较圆滑，波峰线长；近岸浪则是由外海的风浪或涌浪传到海岸附近，因受地形影响而改变波动性质的海浪。此外，风浪和涌浪同时出现时，还会形成混合浪。
海浪蕴藏着巨大的能量。据研究，若以世界大洋波浪平均波高1m、周期6s计算，全球海洋波能功率达7×1010kW之巨，估计其中可开发利用的能量有2.7×109kW。因此，开发利用海浪能资源是个很引人注意的问题。但是，另一方面，海浪的巨大能量也往往构成对海上活动的严重威胁。据统计，在目前世界上的海难事故中，有70％是由狂风巨浪造成的。1969—1982年间就有15艘万吨巨轮在太平洋西北部海域遭遇巨浪而沉没。近十几年来，随着海上油气开发迅速发展，海上作业平台日益增多，因风暴浪袭击，平均每年都要损失1～2座石油平台，都造成重大经济损失和人员伤亡。
潮汐在海边人们总会发现海水时涨时落的现象，人们把这种现象比喻成“大海的呼吸”。白天大海的呼吸叫作“潮”，晚上大海的呼吸叫作“汐”。这种海水有节奏的涨落现象就是潮汐。那么，潮汐究竟是如何产生的呢？
地球和月亮的距离是384400千米，这大约等于9次环地球旅行的路程。太阳到我们地球的距离还要大得多，大约有15000万千米。这么远的距离，施了什么魔法而使地球上的海水进行呼吸的呢？直到1685年，英国著名的科学家牛顿发现万有引力定律，才真正解开了这个谜。
万有引力定律告诉我们，宇宙间任何两个物体之间均有引力发生。因而，地球和月球之间有引力，地球和太阳之间也有引力。月球是地球的卫星，距离地球比其他天体近，因而月球就比其他天体对地球的引力大。
月球对地球各点的引力是不一样的，因地球各点距月球中心距离的不同而出现差异。在潮汐
上中天时距月球中心最近，引力最大；在下中天时距月球中心最远，引力最小。由于月球的引力和地月运动的离心力在地心处平衡，即大小相等，方向相反，而在地球其他各个地方就出现了差异，这样就在各地出现一个合力。这种合力的出现会使地球上的海水产生运动，这就是“引潮力”。由于引潮力在地球各点上的方向和大小各不相同，从而形成了地球上的潮汐现象。
经过推算，月球的引潮力大约是太阳引潮力的2.17倍。同样，也可计算出其他天体对地球的引潮力。但是，宇宙中的天体虽多，对地球能产生显著引潮力作用的却不多。这是因为有些天体质量虽大，但距离太远；或距离虽近，但质量又太小。只有月球和太阳的引潮力比其他天体大得多，因此，月球对海洋潮汐起了主宰作用。
由于天体是在不断运动着，随着月球、地球、太阳三者相对位置的变化，使得海水发生了周期性的涨落，出现了复杂的潮汐运动现象。
风暴潮
风暴潮是指由于大风和伴随着的大气压力急剧改变而导致海洋或湖泊水面异常升降的现象，因而也叫“气象海啸”、“风暴增水”或“风暴减水”。但是，就其危害程度而言，以风暴增水为烈。特别是当风暴增水与天文大潮同时发生时，由于两种增水叠加在一起，可使水位异常抬升，海水向内陆侵袭，在沿海地区造成重大自然灾害。因此，现在海洋预报中发布的风暴潮警报主要指风暴增水。
在世界的热带和温带沿海地区，风暴潮经常发生。在热带地区发生的风暴潮是由热带气旋（如台风、飓风等）引起的，其特点是水位变化急剧，增水大。主要出现在夏、秋季节，尤以夏季最为显著。这类风暴潮分布地域甚广，包括北太平洋西部、南中国海、东中国海、北大西洋西部、墨西哥湾、南印度洋西部、孟加拉湾、阿拉伯海、南太平洋西部等区域。其中，我国东南沿海、菲律宾沿海、日本沿海、美国东海岸和墨西哥湾、孟加拉湾等，热带气旋频繁，出现风暴潮的次数也最多，被认为是世界海洋灾害的重灾区。例如，据统计，在我国沿海增水1m以上的风暴潮平均每年发生14次，造成严重灾害的风暴潮平均每年2次。迄今世界上有记录的风暴潮增水，最高记录是7.5m，相当于一座三层楼的高度，发生在美国东海岸；其次是在孟加拉湾沿岸发生的一次风暴潮记录为7.2m。我国有记录的风暴潮最高记录是5.94m，1980年发生在广东湛江的南渡。
由温带气旋引起的风暴潮主要发生于冬、春季，其特点是水位变化不剧烈，增水较小，持续时间较长。这类风暴潮多发生在温带沿海地区，如北海、波罗的海、美国东海岸、日本沿海、我国北部沿海等。温带气旋引起的风暴增水与热带风暴增水相比较小，迄今已知的最大风暴增水不超过4m，但同样也会造成灾害。以我国渤海为例，据统计，1950—1981年间，在渤海湾发生1m以上风暴潮增水的过程有244次，平均每年8次，其中有5次造成严重的自然灾害。