C’est la composante de la circulation océanique qui est commandée par le gradient de densité. Plus une eau est froide ou saline, plus elle est dense. Plus elle est dense, plus elle s’enfonce. Deux zones de plongée des eaux denses existent normalement : – tropicale ; les eaux de surface s’évaporent du fait de la chaleur ; leur salinité augmente : elles plongent, appelant en surface des eaux de plus hautes latitudes. – polaire ; la glace de mer se forme, expulsant le sel ; les eaux de surface plus denses s’enfoncent, appelant en surface des eaux de plus basses latitudes. La circulation thermohaline, qui est initialement verticale et méridienne, va engendrer des courants déviés vers l’Est dans l’hémisphère nord et vers l’Ouest dans l’hémisphère sud, par l’effet de Coriolis. Mais son rôle le plus important est d’assurer la séquestration biogéochimique du carbone en entraînant dans les couches océaniques profondes les squelettes et déjections des animaux marins. D’autre part elle va se composer aux gyres océaniques en un système intégré, surnommé « la grande courroie de transmission » (« The great conveyor belt ») qui brasse l’ensemble des océans du globe et dont l’effet essentiel est de répartir aux hautes latitudes une partie de la chaleur reçue dans la zone intertropicale. Il faut y ajouter les interrelations multiples avec la circulation atmosphérique. C’est pourquoi la fonte de la banquise arctique, qui libère en surface des eaux froides, mais très pauvres en sel, repousse continuellement au sud la plongée thermohaline, accentuant les contrastes saisonniers en zone tempérée, le tout préludant à un événement de Bond. Enfin le piégeage mécanique du carbone atmosphérique par la houle est négligeable, tant en durée qu’en quantité, par rapport au piégeage biogéochimique ; mais celui-ci est entièrement tributaire de l’activité biologique.