Η στενή σχέση των ωκεανών με την ατμόσφαιρα κάνει ζωτική την κατανόηση της συμπεριφοράς τους σε σχέση με την πρόγνωση του καιρού και το κλίμα. Οι ωκεανοί απορροφούν την περισσότερη ενέργεια που φθάνει στη Γη από τον ήλιο.
Ο προσανατολισμός της γής προς την προσπίπτουσα ακτινοβολία δημιουργεί ανισορροπία στην κατανομή της ενέργειας: στον Ισημερινό (η ακτινοβολία είναι κάθετη στην επιφάνεια), η ενέργεια που απορροφάται είναι πολύ μεγαλύτερη από την ενέργεια που απορροφάται στους πόλους (όπου η ακτινοβολία προσπίπτει υπο γωνία στην επιφάνεια) με αποτέλεσμα την δημιουργία θαλάσσιων ρευμάτων που προσπαθούν να ισοκατανείμουν την επιπλέον ενέργεια.
Ορισμένα από τα ρεύματα αυτά μεταφέρουν θερμότητα για χιλιάδες χιλιόμετρα και μέρος της ενέργειας αυτής προσδίδεται στην ατμόσφαιρα. Παράδειγμα, το θερμό ρεύμα του κόλπου του Μεξικού το οποίο είναι ένα επιφανειακό θερμό ρεύμα το οποίο ξεκινά από τον κόλπο του Μεξικού και μεταφέρει την ενέργειά του στο βόρειο Ατλαντικό όπου ως αποτέλεσμα, δημιουργεί θερμότερες συνθήκες στην Δυτική Ευρώπη.
Μία άλλη βασική ιδιότητα των ωκεανών σε σχέση με την ατμόσφαιρα είναι η τεράστια θερμοχωρητικότητα τους, η ικανότητά τους δηλαδή να κατακρατούν θερμότητα. Σημειώνεται ότι χρειάζεται 1 Joule ενέργειας για να αυξήσει τη θερμοκρασία ενός γραμμαρίου αέρα κατά ένα βαθμό ενώ για την ίδια αλλαγή στη θερμοκρασία, ένα γραμμάριο νερού χρειάζεται 4.2 joule, ουσιαστικά δηλαδή τετραπλάσιο ποσό. Άρα, το νερό των ωκεανών, είναι μία αποθήκη ηλιακής ενέργειας (η αλλιώς, μία μπαταρία θερμότητας).
Αποτέλεσμα αυτού είναι το γεγονός ότι περιοχές κοντά στα παράλια έχουν πολύ ηπιότερες συνθήκες σε σχέση με ηπειρωτικές περιοχές, χωρίς ιδιαίτερα θερμά και ψυχρά ακραία γεγονότα αφού οι ωκεανοί αργούν να πάρουν τη θερμότητά τους και επίσης αργούν να τη χάσουν! Επιπλέον, η θάλασσα είναι μία πηγή υδρατμών για την ατμόσφαιρα η οποία δημιουργεί νέφη και συνθήκες αστάθειας, άρα και βροχόπτωσης η οποία μεταφέρεται προς το εσωτερικό.
Περισσότερο από 90% της ενέργειας που παραμένει στη Γη λόγω της ανθρώπινης παρέμβασης μέσω των εκπομπών του αερίων του θερμοκηπίου παγιδεύονται στους ωκεανούς. Περίπου 2.3% θερμαίνει την ατμόσφαιρα ενώ το υπόλοιπο ποσοστό ξοδεύεται στη θέρμανση του εδάφους και στο λιώσιμο των πάγων. Ως αποτέλεσμα, η ατμόσφαιρα θερμαίνεται με πολύ μικρότερο ρυθμό από όσο θα έπρεπε εάν δεν υπήρχαν οι ωκεανοί.
Αυτό από μόνο του μας δείχνει πόσο σημαντικός είναι ο ωκεανός στο μετριασμό της θέρμανσης του πλανήτη αλλά και παράλληλα πρέπει να μας ανησυχεί αφού η ενέργεια αποθηκεύεται και θα θερμαίνει την ατμόσφαιρα για αρκετές εκατοντάδες χρόνια αφού ακόμα και εάν η ανθρωπότητα καταφέρει να περιορίσει στο ελάχιστο την επίδρασή της στην ατμόσφαιρα, οι ωκεανοί θα έχουν αποθηκεύσει ενέργεια για πολλά χρόνια, όπως καταδεικνύεται από τα κλιματικά μοντέλα που τρέχουμε για να δούμε το μέλλον του πλανήτη.
Οι προγνώστες καιρού συνδυάζουν παρατηρήσεις ωκεανού και την απαραίτητη γνώση της αλληλεπίδρασης της επιφάνειας των ωκεανών με την ατμόσφαιρα και κάνουν τις προγνώσεις τους για τις επόμενες ημέρες. Για παράδειγμα, τα κυκλωνικά συστήματα καιρού που επηρεάζουν την Ευρώπη αποτελούνται από ψυχρές αέριες μάζες από τα βόρεια γεωγραφικά πλάτη οι οποίες, μέσα από την πορεία τους από τη (σχετικά) θερμή επιφάνεια του ατλαντικού ωκεανού, μαζεύουν υδρατμούς και τους μεταφέρουν μέχρι και την ανατολική μεσόγειο. Τα ίδια συστήματα, εάν ακολουθούσαν τη ξηρή ηπειρωτική διαδρομή θα κατέληγαν ως ψυχρά συστήματα που θα απέδιδαν πολύ μικρα ποσά βροχής.
Η αξία της επίδρασης του ωκεανού στον καιρό και το κλίμα γίνεται ολοένα και μεγαλύτερης σημασίας και τα τελευταία χρόνια, όλες οι χώρες που επηρεάζονται άμεσα από την επίδραση των ωκεανών έχουν αυξήσει τις ωκεάνιες παρατηρήσεις τόσο στην επιφάνεια όσο και σε αρκετά βάθη ενώ έχουν αυξηθεί οι δορυφόροι με αποκλειστικό προορισμό τις παρατηρήσεις φυσικών παραμέτρων των ωκεανών.
