Η ωκεάνια θερμική συστολή είναι ένας από τους βασικούς συντελεστές της μακροπρόθεσμης αλλαγής στην στάθμη της θάλασσας, και συμβάλει και στις περιφερειακές και βραχυπρόθεσμες αλλαγές. Τα ύδατα διαστέλλονται καθώς θερμαίνονται και συστέλλονται καθώς ψύχονται. Από το 1961 έως το 2003, η επιφάνεια των ωκεανών μέχρι το βάθος των 700 μέτρων, απορρόφησε περίπου 3,6 x 1021 τζουλ ετησίως, αυξάνοντας το GMSL κατά περίπου 22 mm. Αυτό ισοδυναμεί με συμβολή περίπου 0,52 mm/έτος στο GMSL, καθώς και σε ροή αέρα-θάλασσας 0,36 Watts ανά τετραγωνικό μέτρο πάνω από την υπό μελέτη ωκεάνια περιοχή (65°Ν έως 65°Β). Η συμβολή αυτή στο GMSL είναι περίπου το ένα τρίτο της συνολικής τάσης του GMSL (1,6 mm/έτος) κατά την διάρκεια της περιόδου αυτής.
Από το 1955 έως το 1995, πρόσφατες εκτιμήσεις της ωκεάνιας θερμικής διαστολής κατέδειξαν ότι συμβάλει περίπου κατά 0,4 mm/έτος στην άνοδο της στάθμης της θάλασσας, δηλαδή λιγότερο από 25% της παρατηρηθείσας ανόδου κατά την ίδια περίοδο. Από το 1993 έως το 2003, όταν διαθέτονταν τα καλύτερα δεδομένα, η θερμική διαστολή εκτιμήθηκε ότι ήταν σημαντικά μεγαλύτερη, δηλαδή περίπου 1,6 mm/έτος για την επιφάνεια των ωκεανών μέχρι το βάθος των 750 m μόνο του ωκεανού, περίπου 50% της παρατηρηθείσας ανόδου της στάθμης της θάλασσας δηλαδή 3,1 mm/έτος. (πηγή: http://www.cmar.csiro.au/sealevel)
Σχήμα 1: Το επάνω μέρος δείχνει αλλαγές στην θερμοκρασία στην επιφάνεια των ωκεανών μέχρι το βάθος των επάνω 700 μέτρων από το 1960 έως το 2007. Το κάτω μέρος δείχνει τις αλλαγές στο θερμοστατικό επίπεδο της θάλασσας. (http://www.cmar.csiro.au/sealevel)