Večina preteklih ocen o segrevanju oceanov je bila omejenih na prvih sedemsto metrov vode, kar gre pripisati predvsem manku podatkov temperature morske vode pod to globino.
V zadnjem desetletju pa je beležiti porast mednarodnih odprav z dovršeno tehnologijo, ki zbirajo vzorce do globin dva tisočih metrov, s čemer so znanstveniki uspeli dokazati, da segrevanje oceanov sega globje, kot pa je veljalo do nedavnega. Izkazalo se je, da se oceani segrevajo tudi blizu dna v najhladnejših vodah oceanskih globin. Do tja znanstveniki dostopajo s spuščanjem termometrov in drugih merilnih naprav.
Znanstveniki se večkrat vračajo na lokacije prejšnjih odprav in opravljajo nove meritve, nato pa primerjajo podatke. Tako so zabeležili višje temperature v največjih oceanskih globinah po svetu, z najbolj opaznim porastom v Južnem Oceanu okoli Antarktike.
Temperature naraščajo tudi proti severu, a manj drastično. Segrevanje v globinah Južnega Oceana je enakovredno trem tisoč petsto vatnim električnim grelnikom vode, ki bi delovali neprestano, na vsakega izmed sedmih milijard svetovnega prebivalstva.
Na nekaterih mestih z visoko zemljepisno širino voda blizu površja postane dovolj gosta, da se prične pomikati proti morskemu dnu. Tako se blizu Antarktike gosta voda nabira ob kontinentalnih policah in se sčasoma prelije čez njihove robove. Tako se pomeša z obkrožujočo vodo in potone proti dnu.
Ta gosta, hladna voda se nato širi proti severu ob oceanskem dnu, ves čas pa ji zaradi geotermalnega segrevanja narašča temperatura, prav tako pa se meša s toplejšimi površinskimi vodami. Sčasoma postane manj gosta, se pomakne proti površju, nato pa se pomakne nazaj proti jugu, s čemer sklene cikel, imenovan termohalinsko kroženje.
