Nguyên nhân gây cho khí hậu trên Trái Đất biến đổi vô cùng phức tạp, nhưng nguyên nhân chủ yếu nhất là tình trạng bầu không khí chịu nhiệt Mặt Trời và trong không khí chứa bao nhiêu hơi nước. Một vùng nào đó nhiệt lượng không khí tăng lên sẽ trở thành nóng, nhiệt lượng giảm thấp sẽ trở thành lạnh. Tương tự hơi nước trong không khí một vùng nào đó nhiều lên thì cảm thấy ẩm ướt, hơi nước ít đi sẽ cảm thấy khô ráo.
Nhiệt lượng trong không khí từ đâu mà có? Người ta thường nói sự ấm áp trên Trái Đất là do Mặt Trời. Điều đó về cơ bản là đúng. Nhưng nó còn phải thông qua trạm trung chuyển biển mới có thể ảnh hưởng đến sự ấm áp của Trái Đất. Vì bức xạ của Mặt Trời là bức xạ sóng ngắn, khi chiếu qua bầu khí quyển, một phần rất ít nhiệt được không khí trực tiếp hấp thụ, đại bộ phận chiếu xuống mặt đất, khiến cho bề mặt Trái Đất nóng lên. Sau khi Trái Đất nóng lên, sẽ không ngừng bức xạ ra bên ngoài. Sự bức xạ này khác với bức xạ sóng ngắn của Mặt Trời, không phát sáng mà chỉ phát nhiệt, thuộc về bức xạ sóng dài, còn gọi là bức xạ nhiệt. Bức xạ nhiệt chính là loại bức xạ rất thích hợp cho không khí. Không khí hấp thụ loại nhiệt này để nâng cao nhiệt độ của nó. Qua đó có thể thấy không khí tăng nhiệt độ bắt đầu từ bên dưới. Biển chiếm 71% bề mặt Trái Đất, tức là nơi chủ yếu cung cấp nhiệt cho không khí. Cộng với nhiệt dung của nước biển lớn hơn nhiều so với nhiệt dung của không khí, một cm3 nước biển hạ thấp 1°C sẽ nhả một lượng nhiệt khiến cho hơn 3.000 cm3 không khí tăng lên 1 độ. Nước biển là chất lỏng trong suốt, bức xạ Mặt Trời có thể truyền xuống dưới sâu, khiến cho một tầng nước khá dày dự trữ được lượng nhiệt lớn. Nếu lớp nước biển bề mặt dày 100 m trên toàn cầu hạ thấp 1 độ thì lượng nhiệt nhả ra khiến cho không khí toàn cầu tăng cao 60°C. Cho nên một lượng lớn nước biển tích luỹ nhiệt lâu ngày sẽ trở thành một chảo nóng rất lớn, thông qua truyền năng lượng sẽ không ngừng ảnh hưởng đến sự biến đổi của thời tiết và khí hậu.
Hơi nước trong không khí chủ yếu đến từ biển. Đó là vì khi nước biển bốc hơi sẽ có một lượng hơi nước lớn từ biển đi vào không khí, chiếm khoảng 84% tổng lượng hơi nước trong không khí. Hằng năm có một lớp nước biển dày khoảng 100 cm chuyển thành hơi nước, tức là hằng năm có khoảng 3.600 tỉ m3 nước biển bốc thành hơi nước. Đó là con số lớn biết chừng nào!
Từ những điều trên đây thấy rõ biển là kẻ cung ứng chủ yếu nhiệt lượng và hơi nước cho không khí. Tình trạng nhiệt độ và bốc hơi của nước biển ở trên một mức độ rất lớn ảnh hưởng đến nhiệt độ và hàm lượng hơi nước phân bố trong không khí. Do đó ví biển là máy điều tiết thời tiết khổng lồ không có gì là quá đáng.
Nhưng chúng ta cũng phải đặc biệt chú ý đến các dòng hải lưu. Trong điều hoà khí hậu, biển có tác dụng then chốt, nhưng nếu không có hải lưu thì sự làm việc của máy điều hoà này sẽ không đạt đến lý tưởng. Bởi xích đạo quanh năm bức xạ của Mặt Trời rất mạnh, còn hai vùng cực Trái Đất bức xạ của Mặt Trời rất yếu, nhưng nhờ các dòng hải lưu vận động, đưa nhiệt lượng thừa ở vùng nhiệt đới và xích đạo liên tục chuyển xuống các vùng biển ở vĩ độ cao và hai cực Trái Đất, khiến cho khí hậu giá buốt ở đó được hưởng gián tiếp độ ấm của Mặt Trời. Nếu ví biển là máy điều tiết khí hậu thì các dòng hải lưu là những ống vận chuyển của máy điều tiết đó.