随着人类活动持续增加排放二氧化碳，造成温室效应增强，引发全球暖化的持续发展，首当其冲的虽是气温的增加，但同时间，额外的热能也储存于海洋，造成海洋增温。由于海水的比热比陆地土壤高，吸收同样热能时，虽然陆地增温通常大过海洋增温，但是海洋所累积的热能，绝对不容轻视。就能量分配而言，能量会优先往较低温的地区传送，极区的增温幅度因而远远大过热带区域。因此，全球暖化下最具代表性的现象便是两极地区的持续融冰。
全球暖化背景下，地球的自然环境发生改变时，也会对海洋造成莫大冲击，其效应则会因回馈机制再影响大气的气候状态。海洋内最重要的环流系统是温盐环流。当墨西哥湾流流往北大西洋东岸时，乘载的暖海水提供欧洲热能，使得欧洲冬季温度明显高于彼岸的北美洲。当湾流从热带北上的过程中，纬度渐高海温开始下降使得海水密度增加。温度持续下降后产生的结冰现象也造成海水中之水份减少，盐度因而提高。此过程(海洋学家称之为brinerejection)使得密度进一步变大。上述温度、盐度双重作用下，湾流到了北大西洋北部时，海水因密度大增而开始下沉。下沉的洋流(海洋学家称之为sinkingplume)到达深海后，再往南流动到南极后再往东流动，于东太平洋与东印度洋涌升到海面形成表面洋流，再往西流向墨西哥湾衔接湾流，形成完整的海洋环流系统，温盐环流为联结表层海水与深海之重要运输管道。
全球暖化下，气温上升使得北极产生大量的融冰，上升的北大西洋海温造成海水密度降低，加上融冰所产生的大量淡水，也使得海水盐度降低，海水密度因而降低。在此双重效应之下，北大西洋北部海水的密度因而明显降低，下沉的力道与流量减小，滞留在表面的海水阻碍墨西哥湾湾流北上的流量与流速。自1970年以来，温盐环流的流动速度呈现减慢的现象，对海洋生态系统及渔业产生不利的影响。
在热带海域，海温变化主要表现在圣婴现象。圣婴发生时，热带东风减弱而西风增强。西太平洋暖海水往东偏移，不利东太平洋涌升流的上升。缺乏深层冰冷海水的挹注，取而代之的是暖海水的流入，东太平洋海温因而明显上升，整体太平洋海温也随之上升，形成暖事件。增暖海洋对大气而言，如同有火炉从下方加热大气场，因此发生圣婴现象时，全球气温也会随之上升。全球平均年均温显示，伴随着1976－77，1997－98年的圣婴现象，全球平均气温于1977－97年间之平均值比1950－76年间平均值增加约0.3℃，1998－2014年间平均值又比1977－97年间平均值再增温0.3℃。以上结果显示，圣婴可搭配全球暖化的进行，引发温度上升的气候变迁现象。2015年为有史以来最强的圣婴年，该年亦为有记录以来最热的一年。因此，2015年以后，全球暖化是否又会进入另一个温度跳跃的气候变迁阶段，值得吾人持续关注。
▲全球平均年均温(包含陆地与海洋)于1950－2015年间，相对1971－2000年平均值之变化值，与全球暖化所引发气候变迁所之增温阶段。
邵广昭、李明安、樊同云，〈气候变迁对台湾海洋生物多样性的影响及其因应对策〉,收于《全球暖化与极地保护国际研讨会论文集》（p.107-121，台北：财团法人牵成永续发展文教基金会，2008）
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