Mar
El viento que sopla sobre la superficie del mar causa fricción en la interfaz entre el aire y el mar. Esto no solo hace que se formen olas, sino que también hace que el agua de mar superficial se mueva en la misma dirección que el viento. Aunque los vientos son variables, en cualquier lugar soplan predominantemente desde una única dirección y, por lo tanto, se puede formar una corriente superficial. Los vientos del oeste son más frecuentes en las latitudes medias, mientras que los vientos del este dominan en los trópicos. Cuando el agua se mueve de esta manera, otra agua fluye para llenar el vacío y se forma un movimiento circular de corrientes superficiales conocido como giro oceánico. Hay cinco giros principales en los océanos del mundo: dos en el Pacífico, dos en el Atlántico y uno en el océano Índico. Otros giros más pequeños se encuentran en mares menores y un solo giro fluye alrededor de la Antártida. Estos giros han seguido las mismas rutas durante milenios, guiados por la topografía de la tierra, la dirección del viento y el efecto Coriolis. Las corrientes superficiales fluyen en sentido horario en el hemisferio norte y en sentido antihorario en el hemisferio sur. El agua que se aleja del ecuador es cálida, y la que fluye en la dirección inversa ha perdido la mayor parte de su calor. Estas corrientes tienden a moderar el clima de la Tierra, enfriando la región ecuatorial y calentando regiones en latitudes más altas. El clima global y los pronósticos del tiempo se ven fuertemente afectados por el océano mundial, por lo que el modelado climático global utiliza modelos de circulación oceánica, así como modelos de otros componentes importantes como la atmósfera, las superficies terrestres, los aerosoles y el hielo marino. Los modelos oceánicos utilizan una rama de la física, la dinámica de fluidos geofísicos, que describe el flujo a gran escala de fluidos como el agua de mar.
Circulación termohalina
El adjetivo termohalino deriva de las palabras griegas θερμος [thermos] "caliente" que hace referencia a la temperatura y άλος [halos] "de la sal" que hace referencia al contenido de sal, factores que juntos determinan la densidad del agua de mar. Las corrientes superficiales de las aguas marinas (tales como la corriente del Golfo) se dirigen desde el océano Atlántico ecuatorial, hacia las latitudes templadas y, eventualmente, a las latitudes árticas, enfriándose en su recorrido y hundiéndose a latitudes cercanas al polo (formando la Masa de agua profunda del Atlántico Norte). Esta agua densa luego fluye hacia las cuencas oceánicas. Mientras que gran parte de la misma surge en el Océano del Sur, las aguas más antiguas (con un tiempo de tránsito de unos 1600 años) surgen en el Océano Pacífico Norte (Primeau, 2005). Por lo que se produce un considerable grado de mezclado entre las cuencas oceánicas, reduciendo las diferencias entre ellas y convirtiendo a los océanos de la Tierra en un sistema global. En su recorrido, las masas de agua transportan tanto energía (en forma de calor) como materia (sólidos, sustancias disueltas y gases) alrededor del globo. Por lo tanto, el estado de la circulación ejerce un gran impacto en el clima sobre la Tierra. En conjunto la circulación global puede describirse como un flujo relativamente superficial de agua que se calienta en el Pacífico y el Índico hasta el Atlántico, en cuyas latitudes tropicales sigue recibiendo calor, para finalmente hundirse en el Atlántico Norte, retornando en niveles más profundos.