Đại dương là một nền tảng của hệ thống khí hậu. Những dao động ngắn hạn (vài năm đến vài thập niên) như El Niño, dao động thập kỷ Thái Bình Dương (Pacific decadal oscillation), và dao động bắc Đại Tây Dương (North Atlantic oscillation), và dao động Bắc Cực (Arctic oscillation), thể hiện khả năng dao động hậu hơn là thay đổi khí hậu. Trong khoảng thời gian dài hơn, những thay đổi đối với các quá trình diễn ra trong đại dương như hoàn lưu muối nhiệt đóng vai trò quan trọng trong sự tái phân bố nhiệt trong đại dương trên thế giới.