Laut Weltklimarat haben die Ozeane seit 1970 mehr als 90 Prozent der zusätzlichen (menschengemachten) Wärme aus der Erdatmosphäre aufgenommen und sich dadurch kontinuierlich erwärmt. Während zum Beispiel im Nord-Ost-Atlantik die Temperatur des Oberflächenwassers (SST – sea surface temperature) zwischen 1982 – 2011 bei rund 22,9°C lag, beträgt sie mittlerweile über 24°C.
Das hat vielfältige Folgen, zum Beispiel schmilzt das Meereis schneller ab. Mit der Erhöhung der Temperatur verändert sich aber auch die Menge des im Wasser gelösten Sauerstoffs – je wärmer es wird, desto weniger Sauerstoff ist im Wasser gelöst. Zwischen 1960 und 2010 haben die Ozeane so bereits rund 2 Prozent Sauerstoffgehalt eingebüßt. Das entspricht der unvorstellbaren Menge von rund 77 Milliarden Tonnen Sauerstoff. Die Erwärmung des Ozeans führt zudem dazu, dass Wasserschichten stabiler werden und sich schlechter durchmischen. Deshalb sind viele Meereslebewesen in einigen Wasserschichten oder Regionen nicht mehr mit ausreichend Sauerstoff und lebenswichtigen Nährstoffen versorgt, was bei ihnen zu einem erheblichen Stoffwechselstress führt. Die Meeresgebiete, in denen Sauerstoffmangel herrscht werden als „Sauerstoff-Minimumzonen“ bezeichnet. Ihre Ausdehnung wird immer größer und hat in den letzten 50 Jahren um die Fläche der EU zugenommen. All jene Organismen, die Sauerstoff benötigen, können in diesen Gebieten nicht mehr leben. Sauerstoff-Minimumzonen sind besonders in der Ostsee ein großes Problem.
Durch die vermehrte Aufnahme von CO2 (circa 20 bis 30 Prozent der menschengemachten Kohlendioxidemissionen) sinkt der pH-Wert und die Ozeane versauern zunehmend. Dies kann Lebewesen im Meer schaden. Vor allem kalkbildende Lebewesen oder Meerestiere in jungen Lebensstadien, sprich als Ei oder Larve, sind gefährdet.