El cambio climático y el calentamiento global tienen un impacto directo en los océanos: no solo el aumento de la temperatura del agua, sino también su acidificación, ya que absorben el 22% de las emisiones de CO₂ provocadas por el hombre. Todo ello causa cambios en la circulación y la química de los océanos, por no hablar de la subida del nivel del mar y la amenaza que supone para la diversidad de las especies marinas. Los estudios han demostrado que, de 1971 a 2010, los océanos absorbieron el 93% de la energía adicional almacenada en la Tierra; como resultado, la temperatura de la superficie del mar aumentó 0,8 °C de 1880 a 2015; las capas más profundas del agua también se calentaron. Las criaturas marinas están cada vez más estresadas debido al calentamiento y la acidificación de los océanos.

Dado que los gases se disuelven más fácilmente en los líquidos fríos que en los calientes, los mares más cálidos son capaces de absorber menos emisiones de CO₂ provocadas por el hombre. A medida que avanza el calentamiento, la función amortiguadora de los océanos se vuelve cada vez menos eficaz.

El aire caliente absorbe más vapor de agua que el aire frío. Por lo tanto, un aumento de la temperatura del aire provoca un aumento del vapor de agua en la atmósfera. Como el vapor de agua también es un gas de efecto invernadero, su aumento en la atmósfera provoca un refuerzo de este efecto, lo que lleva a un nuevo aumento de la temperatura. Esto da lugar a otro círculo vicioso, conocido como «retroalimentación del vapor de agua», que provoca una aceleración del calentamiento global.

El aumento de las emisiones de gases de efecto invernadero provoca el llamado calentamiento global y una de sus consecuencias es el aumento de la temperatura del agua de los océanos. Esto provoca un aumento del volumen de agua que se expande, provocando la subida del nivel del mar. Además, los glaciares y los casquetes polares se derriten debido al aumento de la temperatura atmosférica. Como resultado, de 1880 a 2013, el nivel del mar subió 23 cm. En la transición de las eras glaciares a los periodos más cálidos, el deshielo de grandes cantidades de hielo hizo que el nivel del mar subiera mucho más rápido que en la actualidad. Sin embargo, si comparamos la subida media anual del nivel del mar en los últimos 15 años, el último siglo y los últimos dos mil años, podemos ver que el nivel del mar está subiendo más rápido debido al cambio climático.

Se calcula que más del 80% de los océanos están sin cartografiar ni explorar, lo que deja abierta la cuestión de cuántas especies quedan por descubrir, sobre todo si nos referimos a las aguas profundas de los océanos a las que no puede llegar el ser humano ni siquiera con la tecnología más avanzada disponible hasta la fecha. Sin embargo, existen pruebas de que los océanos son el hábitat natural de algunas de las criaturas más antiguas del mundo: por ejemplo, se calcula que las medusas, uno de los primeros organismos que habitaron los océanos, están presentes desde hace más de 500 millones de años. Otros organismos, como los corales, también se consideran especies longevas, pero ahora están amenazados por el calentamiento global, que provoca un aumento de la temperatura del agua de los océanos.

El impacto de la acidificación de los océanos sobre las criaturas marinas es evidente: los arrecifes de coral están desapareciendo en casi todas las zonas donde están presentes, lo que supone una grave amenaza para este delicado ecosistema marino y para otras especies y organismos, como las ostras, que crean conchas y esqueletos duros combinando el calcio y el carbonato del agua de mar. De hecho, un aumento del pH (acidificación) provoca que haya menos iones de carbonato disponibles para que los organismos que utilizan el calcio para la construcción y mantenimiento de sus conchas, esqueletos y otras estructuras de carbonato cálcico. Las conchas y los esqueletos pueden incluso empezar a disolverse si el pH baja demasiado.

Unos océanos sanos significan poblaciones de peces sanas y, por tanto, una fuente de alimentos segura. Los mariscos y los recursos oceánicos desempeñan un papel esencial en la alimentación de la creciente población mundial, y las comunidades costeras en particular dependen de una pesca sostenible. Es nuestra responsabilidad salvaguardar los océanos evitando verter residuos plásticos y otros contaminantes (por ejemplo, la escorrentía urbana, la escorrentía agrícola) y reparando los daños causados por los vertidos de petróleo. Esto es de vital importancia, junto con la gestión sostenible de la pesca, si queremos preservar la salud de las poblaciones de peces de los océanos para las generaciones futuras.

La degradación de los ecosistemas costeros y marinos es una grave amenaza no solo para las comunidades locales y los pescadores, las comunidades indígenas y otras comunidades costeras, sino también para las organizaciones comerciales internacionales y la industria turística, que ya están viendo los efectos del cambio climático y la contaminación de estos delicados ecosistemas.

Las aguas de los océanos están en movimiento e influyen en nuestro clima y, por supuesto, en todo el ecosistema. Las corrientes oceánicas desempeñan un papel clave en la regulación de los ecosistemas marinos y están representadas por los movimientos continuos y directos del agua del océano.

Las corrientes oceánicas están presentes tanto en la superficie del océano como en sus profundidades y fluyen tanto local como globalmente. Las corrientes superficiales son impulsadas por sistemas eólicos globales alimentados por la energía del sol. Estas corrientes superficiales transfieren el calor de los trópicos a las regiones polares, mientras que la corriente del Golfo, que se origina en el Caribe tropical, se desplaza a lo largo de la costa este de Estados Unidos por el Atlántico hacia Europa, manteniendo el norte de Europa más caliente que otros lugares de la misma latitud. Las corrientes oceánicas profundas son diferentes: las diferencias en la densidad del agua, resultado de la variabilidad de la temperatura y la salinidad del líquido elemento, provocan estas corrientes profundas. Este proceso concreto se conoce como circulación termohalina. El agua salada y sustancialmente fría se hunde literalmente en el fondo del océano y el agua superficial entra en la circulación para sustituir al agua que se desplaza hacia las profundidades. Estos diferentes conjuntos de corrientes oceánicas son una parte fundamental del sistema climático de la Tierra y regulan de forma natural los ciclos de nutrientes y CO₂ en los océanos.