Densitetsforskelle forårsaget af temperatur (termo) og saltindhold (halin) driver en global omvæltning af havet. Koldt, salt vand dannet i polarområder synker og spreder sig gennem dybhavet, mens langsommere opstrømning bringer vand tilbage til overfladen andre steder. Denne termohaline cirkulation, undertiden kaldet det globale transportbånd, omfordeler varme og kulstof over tidsskalaer på århundreder.

Nordatlanten er et centralt område for dannelse af dybt vand; Sydhavet omkring Antarktis er et andet. Returstrømmen mod overfladen er fordelt og stadig ufuldstændigt kortlagt. Ændringer i ferskvandstilførsel fra smeltende is eller ændret nedbør kan svække dannelsen af ​​tæt vand og dermed ændre cirkulationen, med potentielle klimakonsekvenser, især for den nordatlantiske region.

Beviser for tidligere ændringer i termohalin cirkulation kommer fra sedimentoptegnelser og iskerner. Moderne observationer er afhængige af dybe fortøjninger, flåd og sporstofmålinger. Modeller af varierende kompleksitet simulerer cirkulationen og dens følsomhed over for påvirkning. Systemet er langsomt, men bærer enorme mængder vand og varme.

En vandparcel, der synker i de Nordiske Have, kan tage tusind år at fuldføre sin kredsløb.