海洋和大气间存在着持续的动量、热量和物质的交换，这种彼此互为影响的过程称为“海洋—大气相互作用”。是现代物理海洋学重大研究课题之一。它研究的主要内容：海—气界面的热量交换、质量的变化和气体的交换。在海洋中，由空气垂直涡动所引起的接触热交换是主要的传热形式，其次是对流的接触热交换，接触热交换的结果，是海洋向大气输送热量。与此同时，由海面向大气蒸发大量水，据统计，仅北太平洋每年就有9.0×1013吨，而全球海洋每年要蒸发掉351200立方公里水。蒸发这么多的水，需要消耗大量的热量，不仅如此，在由海面蒸发过程中，有大量气体从海洋进入大气，主要是氧和二氧化碳，它们对海洋生物的影响也很大，海—气相互作用的研究对海洋各学科都有很重要的影响。