De zeestromingen die sinds de oudheid bekend zijn, worden oppervlaktestromingen genoemd. Hoewel deze van onschatbare waarde zijn voor de scheepvaart, zijn ze oppervlakkig en nemen ze slechts een klein deel van het water van de oceaan in beslag. Het merendeel van de stroming van de oceaan neemt de vorm aan van een door temperatuur en zoutgehalte aangedreven "transportband" die langzaam water voortbeweegt binnen de diepte van de afgrond. Deze lussen van watercirculatie worden diepe stromen genoemd.

Dichtheidsgestuurde stromingen

Anders dan de windgestuurde oppervlaktestromen worden diepe waterstromen aangedreven door verschillen in waterdichtheid: zwaarder water zinkt terwijl lichter water stijgt op. De belangrijkste bepalende factoren voor de waterdichtheid zijn temperatuur en zoutconcentratie; de diepe stromen zijn dus thermohaliene (temperatuur- en zoutgestuurde) stromen. Water op de polaire breedtegraden zinkt omdat het koud is en verplaatst het water eronder en duwt het langs de contouren van het oceaanbassin. Uiteindelijk drijft dit water terug naar de oppervlakte in een proces dat opwelling heet.

Veranderingen in zoutgehalte

De wateren van de oceaan zijn geen homogene mix. Het water van de Atlantische Oceaan is bijvoorbeeld wat lager, maar zoutzamer dan dat van de Stille Oceaan vanwege de differentiële verdeling van diep stromende wateren. Zelfs binnen een bepaald deel van de oceaan is het water niet gelijkmatig gemengd; Dichtere, meer zoute wateren liggen onder verser oppervlaktewater.

Zoutgehalte verandert wanneer water maar geen zout wordt toegevoegd aan of verwijderd uit oppervlaktewater. Dit gebeurt meestal door verdamping door de wind, neerslag door neerslag of door de vorming en het smelten van ijsbergen in poolgebieden. Het is uiteindelijk de combinatie van temperatuur en zoutgehalte die bepaalt of een massa water zal zinken of stijgen. De thermohaliene stromen van de oceanen in de wereld zijn vernoemd naar de oorsprong en bestemming van de stroming.

Diepe stromingen zijn langzaam

Oppervlaktestromen kunnen enkele kilometers per uur bereiken en hebben een merkbaar effect op reizen over de oceaan . Diepe stromingen zijn veel langzamer en kunnen vele jaren in beslag nemen om de oceanen van de wereld te doorkruisen. Deze beweging kan worden gemeten aan de hand van de samenstelling van chemicaliën die in het zeewater zijn opgelost. Chemische schattingen komen grotendeels overeen met dieptemetingen en geven aan dat stromingen tot duizend jaar nodig hebben om de oppervlakte te bereiken, zoals het geval lijkt te zijn met de Noord-Pacific stroming.

Effecten op wereldwijd klimaat

De beweging van temperatuur en energie door de diepe zeestromingen is enorm en heeft ongetwijfeld een aanzienlijk effect op het wereldklimaat. De precieze aard van deze klimatologische effecten is nog steeds enigszins onzeker. Het lijkt erop dat warmere oppervlaktestromen resulteren in de relatieve opwarming van een groot gebied, terwijl opwarming met koud water resulteert in een koelere regio dan verwacht. De Noord-Atlantische stroom levert bijvoorbeeld warm water aan West-Europa, wat resulteert in een warmer dan verwachte temperatuur. De relatieve koeling tijdens de "Kleine ijstijd" van 1400-1850 was waarschijnlijk het gevolg van een vertraging en daaropvolgende koeling van deze oppervlaktestroom.

Diep stromingen hebben aanvullende implicaties voor het globale klimaat. Zo bevat koud oceaanwater aanzienlijke koolstofdioxide, dat fungeert als een CO2-put voor enorme hoeveelheden koolstof uit de atmosfeer. Een relatieve opwarming van deze koude stromingen kan dan resulteren in een substantiële afgifte van opgeslagen CO2 in de atmosfeer.