Havsströmmar flyter sällan i raka linjer. De slingrar sig och klämmer ofta undan roterande vattenpartier, så kallade virvlar. Dessa vattendrag varierar från några kilometer till hundratals kilometer i diameter och kan bestå i månader och bära med sig värme, salt, näringsämnen och organismer långt från sitt ursprung.

Mesoskaliga virvlar, de oceaniska analogerna till vädersystem, dominerar havets kinetiska energi. De syns i satellitkartor över havsytans höjd och temperatur som cirkulära anomalier. Cykloniska och anticykloniska virvlar har motsatta effekter på termoklinen och på biologisk produktivitet; vissa lyfter upp näringsämnen och stimulerar växtplanktontillväxt vid deras kanter eller centrum.

Virvlar rör om i havet, vilket bidrar till blandning och transport av egenskaper över medelflödesvägar. De komplicerar tolkningen av glesa observationer och måste representeras eller parametriseras i klimatmodeller. Högupplösta satellitdata och autonoma flottörer har avsevärt förbättrat möjligheten att spåra enskilda virvlar och kvantifiera deras kumulativa påverkan.

En enda stor virvel kan transportera mer vatten än många av världens största floder tillsammans.