(Erasmus Darwin, 1731—1802) сумел объяснить механизм круговорота воды. Он показал, что атмосферные осадки обеспечивают ток воды в реках, а часть влаги поступает на сушу с моря.
Первые обширные сведения о Мировом океане были получены после кругосветной английской экспедиции на судне «Challenger» (1872—1876). Её результаты коренным образом изменили представления о рельефе морского дна. Инициатор экспедиции и её руководитель шотландский учёный Чарльз Уайвил Томсон использовал для измерений лот своей конструкции с динамометром, а вместо пенькового каната использовал металлическую струну.
В 1845 году Р. Кейн вычислил сток воды ирландских рек путём вычитания величины испарения из суммы осадков. Он составил первое уравнение водного баланса, в котором сток равняется осадкам за вычетом объёма воды ушедшей на испарение.
С XIX века во многих странах создаются пункты гидрологических наблюдений позволивших установить характер взаимосвязи осадков и состояния поверхностных вод, а также, влияние на них температуры. Русский учёный А.И.Воейков одним из первых начал рассматривать процессы в атмосфере не обособленно друг от друга, а в их взаимосвязи.
Уровень Мирового океана стал важным показателем климатической системы планеты. Начиная с XVIII века он измеряется мореографами, а с середины прошлого века стали использовать эхолоты и гидролокаторы. В 1982 году для пятого издания генеральной батиметрической карты Мирового океана были использованы данные миллионов подобных промеров глубин. В конце 1992 года измерения проводятся системой спутников TOPEX/Poseidon созданной американской NASA и французской CNES. Наблюдения с земной орбиты значительно повысили точность и временную детальность измерений.
В 2002 году начал реализовываться проект NASA «Granting Resources and Assistance through Community Effort» (GRACE). В рамках этого проекта картографируется гравитационное поле путём измерения положения двух идентичных спутников на полярной орбите на высоте 500 километров. Это позволило построить карту глобального гравитационного поля Земли, следить за процессом перемещения водных масс, таянием ледниковых щитов, изменениями уровня Мирового океана моря и др.
В свою очередь спутниковые измерения топографии Мирового океана расширили представления о циркуляции его вод и её влиянии на климат Земли. Многолетние наблюдения указали на повышение уровня Мирового океана примерно на три миллиметра за год, происходящие с разным ускорением за разные периоды времени.
Начиная с XVIII века выдвигались различные естественнонаучные предположения о том, какие факторы влияют на уровень воды в морях и океанах. Уже в середине прошлого века установлена несомненная связь уровня Мирового океана с количеством льда и снега в полярных областях земного шара. Чем больше замороженной воды скапливается там, тем ниже уровень Мирового океана.
В периоды потепления земного климата площадь ледяного покрова сокращается и уровень
