Valtamerillä on ainutlaatuinen rooli ilmastomme säätelyssä, ja tämä johtuu veden korkeasta tasosta ominaislämpökapasiteetti. Tämä tarkoittaa, että tietyn määrän veden lämpötilan nostamiseksi tarvitaan paljon lämpöä. Päinvastoin, tämä suuri varastoituneen lämmön määrä voi vapautua hitaasti. Valtamerien yhteydessä tämä kyky vapauttaa valtavia määriä lämpöä hillitsee ilmastoa. Alueet, joiden pitäisi olla leveämmänsä vuoksi kylmempiä, pysyvät lämpimämpinä (esimerkiksi Lontoo tai Vancouver), ja alueet, joiden tulisi olla lämpimämpiä, pysyvät viileämminä (esimerkiksi kesällä San Diego). Tämä suuri ominaislämpökapasiteetti yhdessä valtameren pelkän massan kanssa sallii sen varastoida yli 1000 kertaa enemmän energiaa kuin ilmakehä voi vastaavan lämpötilan nousun vuoksi. IPCC: n mukaan:
Edellisen raportin jälkeen on julkaistu valtavia määriä uutta tietoa ja IPCC pystyi antamaan monia lausuntoja varmemmin: on ainakin erittäin todennäköistä, että valtameret ovat lämmenneet, merenpinnat ovat nousseet, suolapitoisuuden kontrasti on lisääntynyt ja hiilidioksidipitoisuudet ovat lisääntyneet ja aiheuttaneet happamoitumista. Ilmastomuutoksen vaikutuksista suuriin kiertoon ja kiertoihin on edelleen paljon epävarmuutta, ja valtameren syvimpien osien muutoksista tiedetään vielä melko vähän.