Computerprogramme, die die Gleichungen der Fluidbewegung und der Thermodynamik des Ozeans lösen, werden als Ozeanmodelle bezeichnet. Sie reichen von idealisierten Prozessmodellen bis hin zu globalen allgemeinen Zirkulationsmodellen, die mit der Atmosphäre und dem Eis zur Klimasimulation gekoppelt sind.

Die Modelle unterteilen den Ozean in ein dreidimensionales Gitter und simulieren zeitliche Abläufe, um Geschwindigkeit, Temperatur, Salzgehalt und häufig auch biogeochemische Indikatoren zu berechnen. Die Auflösung bestimmt, welche Merkmale explizit dargestellt werden können; Wirbel beispielsweise erfordern eine Gitterweite von etwa 10 Kilometern oder feiner. Subskalige Prozesse wie die Durchmischung werden parametrisiert.

Ozeanmodelle dienen der Interpretation von Beobachtungen, der Überprüfung von Hypothesen, der Vorhersage saisonaler Bedingungen und der Projektion der Reaktion des Ozeans auf Treibhausgaseinflüsse. Sie werden anhand von Satellitendaten, Argo-Profilen und Schiffsmessungen validiert. Kontinuierliche Verbesserungen in Auflösung, physikalischen Modellen und Datenassimilation haben die Modelle zu unverzichtbaren Werkzeugen in der ozeanographischen Forschung und im operationellen Betrieb gemacht.

Ein globales Modell, das mit hoher Auflösung ausgeführt wird, erfordert nach wie vor große Supercomputer-Ressourcen und eine sorgfältige Validierung.