温度（温盐环流）和盐度（盐度环流）造成的密度差异驱动着全球海洋的翻转。极地地区形成的寒冷高盐海水下沉并扩散到深海，而其他地区则以较慢的上升流将海水带回海面。这种温盐环流，有时被称为全球传送带，在数百年的时间尺度上重新分配热量和碳。

北大西洋是深层水形成的关键区域；南极洲周围的南大洋也是如此。回流至地表的环流分布广泛，目前尚未完全绘制成图。冰川融化或降水变化导致的淡水输入量变化可能会削弱高密度水的形成，从而改变环流，并可能对气候产生影响，尤其对北大西洋地区而言。

过去温盐环流变化的证据来自沉积物记录和冰芯。现代观测依赖于深海系泊、浮标和示踪剂测量。不同复杂程度的模型可以模拟环流及其对外部作用力的敏感性。该系统运动缓慢，但输送着巨大的水量和热量。

沉入北欧海域的水团可能需要一千年才能完成其循环。