Les courants océaniques connus depuis l'antiquité sont appelés courants de surface. Bien que ceux-ci soient inestimables pour la navigation, ils sont superficiels et n'occupent qu'une petite fraction des eaux de l'océan. La majorité des courants océaniques prennent la forme d'un « tapis roulant » entraîné par la température et la salinité qui brasse lentement l'eau dans les profondeurs abyssales. Ces boucles de circulation d'eau sont appelées courants profonds.
Courants de densité
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Contrairement aux courants de surface entraînés par le vent, les courants d'eau profonde sont entraînés par des différences de densité de l'eau: l'eau plus lourde coule tandis que l'eau plus légère monte. Les principaux déterminants de la densité de l'eau sont la température et la concentration en sel; ainsi, les courants profonds sont des courants thermohalines (conduits par la température et le sel). L'eau aux latitudes polaires coule parce qu'elle est froide et déplace l'eau en dessous, la poussant le long des contours du bassin océanique. Finalement, cette eau remonte à la surface dans un processus appelé upwelling.
Changements dans la salinité
Les eaux de l'océan ne sont pas un mélange homogène. Par exemple, l'eau de l'océan Atlantique est un peu plus basse mais plus salée que celle de l'océan Pacifique en raison de la distribution différentielle des eaux profondes. Même dans une zone donnée de l'océan, l'eau n'est pas mélangée uniformément; des eaux plus denses et plus salines se trouvent sous des eaux de surface plus douces.
La salinité change lorsque de l'eau mais pas du sel est ajoutée ou retirée de l'eau de surface. Cela se produit généralement soit par évaporation due au vent, soit par précipitations dues aux précipitations, soit par formation et fonte d'icebergs dans les régions polaires. C'est finalement la combinaison de la température et de la salinité qui détermine si une masse d'eau va descendre ou monter. Les courants thermohalines des océans du monde portent le nom de l'origine et de la destination du courant.
Les courants profonds sont lents
Les courants de surface peuvent atteindre plusieurs kilomètres par heure et avoir un effet notable sur les déplacements océaniques. Les courants profonds sont beaucoup plus lents et peuvent mettre de nombreuses années à traverser les océans du monde. Ce mouvement peut être mesuré par la composition des produits chimiques dissous dans l'eau de mer. Les estimations chimiques concordent largement avec les mesures des courants profonds et indiquent que les courants mettent jusqu'à mille ans pour atteindre la surface, comme cela semble être le cas avec le courant du Pacifique Nord.
Effets sur le climat mondial
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Le mouvement de température et d'énergie par les courants océaniques profonds est massif et a sans aucun doute un effet significatif sur le climat mondial. La nature précise de ces effets climatiques est encore quelque peu incertaine. Il semble que des courants de surface plus chauds entraînent un réchauffement relatif d'une grande région, tandis que les remontées d'eau froide rendent cette région plus froide que prévu. Par exemple, le courant de l'Atlantique Nord fournit de l'eau chaude à l'Europe occidentale, ce qui entraîne une température plus élevée que prévu. Le refroidissement relatif au cours du "Petit âge glaciaire" de 1400-1850 était vraisemblablement le résultat d'un ralentissement et d'un refroidissement ultérieur de ce courant de surface.
Les courants profonds ont des implications supplémentaires sur le climat mondial. Par exemple, l'eau froide des océans contient une quantité substantielle de dioxyde de carbone, agissant comme un puits de CO2 pour de grandes quantités de carbone atmosphérique. Un réchauffement relatif de ces courants froids pourrait donc entraîner une libération substantielle de CO2 stocké dans l'atmosphère.