تُؤدي اختلافات الكثافة الناتجة عن درجة الحرارة (الحرارية) والملوحة (الملحية) إلى دوران عالمي في المحيط. تغوص المياه الباردة والمالحة المتكونة في المناطق القطبية وتنتشر عبر أعماق المحيط، بينما تُعيد تيارات الصعود البطيئة المياه إلى السطح في أماكن أخرى. تُعيد هذه الدورة الحرارية الملحية، التي تُسمى أحيانًا بالحزام الناقل العالمي، توزيع الحرارة والكربون على مدى قرون.

يُعد شمال المحيط الأطلسي منطقةً رئيسيةً لتكوّن المياه العميقة، وكذلك المحيط الجنوبي المحيط بالقارة القطبية الجنوبية. يتوزع التدفق العائد نحو السطح، ولا تزال خرائطه غير مكتملة. قد تُضعف التغيرات في تدفق المياه العذبة، الناتجة عن ذوبان الجليد أو تغيرات هطول الأمطار، تكوّن المياه الكثيفة، وبالتالي تُغير الدوران، مما قد يُؤدي إلى عواقب مناخية، لا سيما في منطقة شمال المحيط الأطلسي.

تُستقى الأدلة على التغيرات السابقة في الدوران الحراري الملحي من سجلات الرواسب وعينات الجليد. وتعتمد الملاحظات الحديثة على عوامات التثبيت العميق، والعوامات العائمة، وقياسات المواد المتتبعة. تحاكي نماذج متفاوتة التعقيد الدوران وحساسيته للتأثيرات الخارجية. هذا النظام بطيء ولكنه يحمل كميات هائلة من الماء والحرارة.

قد تستغرق كتلة المياه التي تغرق في البحار الشمالية ألف عام لإكمال دورتها.