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海洋学（英语：oceanography）是研究海洋的自然现象、性质及其变化规律，以及开发利用海洋的知识体系。它是研究海洋的地理学的分支。它涵盖了广泛的主题，包括生态系统动力学、洋流、波浪、地球物理流体动力学。板块构造、海底地质，以及各种化学物质和物理性质在海洋内及其边界的通量。这些不同的主题反映了海洋学家融合多个学科对世界洋的进一步认识和对天文学、生物学、化学、气候学、地理学、地质学、水文科学、气象学、物理学中的过程的理解。古海洋学研究了地质历史中海洋历史。
人类在史前时代就有了关于海浪和洋流的知识。科学形式海洋研究的雏型可以追溯到古希腊，亚里士多德和斯特拉波记录下了对潮汐的观测。但早期海洋探索主要目的在于制图，尽管也用了铅线做深度探测，人类对海洋的了解相当长时间都局限在浅层区域。19世纪中叶，英国皇家海军尝试绘制全世界的海岸线，发现大部分海洋似乎都相当深。
开启现代科学海洋学的是1872-76年的挑战者号远征。英国政府1871年接受皇家学会的建议，宣布探索世界大洋并进行科学调查。由威维尔·汤姆森和约翰·默里发起，改装了皇家海军的挑战者号并配备独立的自然史和化学实验室[1]。在汤姆森的科学监督下，近7万海里（13万公里）的航程总共进行了492次深海探通、133条海底挖掘、151次开阔水域拖网和263次连续水温观测[2]，并发现约4700种新的海洋生物。挑战者号远征是人类史上第一次真正海洋巡航的科学考察，为整个学术和研究学科奠定了基础[3]。约翰·默里之后在爱丁堡大学继续研究，这里在20世纪仍然是海洋研究的中心[4]。 默里是第一个研究海洋峡谷的人，特别是大西洋中洋脊，并绘制了海洋中的沉积物。 他试图根据盐度和温度的观测绘制出世界洋流，并首先正确地了解珊瑚礁发展的性质。
十九世纪末，其他西方国家陆续派出科学考察队。第一艘海洋调查船，美国的信天翁号建于1882年[5]。1893年，挪威科学家弗里乔夫·南森让他的调查船前进号冻结在北极的海冰上三年[6]，长时间在固定地点获得海洋学、气象和天文数据。由约翰·默里和约翰·霍杰特所领导1910年为期四个月的北大西洋考察团，是迄今最雄心勃勃的海洋学和海洋动物学计划。第一次声学测量海深在1914年。1925年至1927年间，“流星”考察队使用回声测深仪收集了70,000次海洋深度测量，探勘大西洋中洋脊[7] 。
50年代，瑞士物理学家奥居斯特·皮卡尔发明深潜艇[8]，并利用里雅斯特号来研究海洋的深度[9]。1953年，莫里斯·尤因和布鲁斯·希森发现了沿着大西洋中洋脊延伸的全球洋脊系统[10]; 1954年，苏联的北极研究所发现了北冰洋的海底山脉。 1960年哈里·哈蒙德·赫斯发展了海底扩张学说[11]。1958年美国核潜艇鹦鹉螺号第一次在北极进行了冰封航程，并抵达北极点。1962年，圣地亚哥加利福尼亚大学建立了能够在所有海洋中运作，长108米的浮式仪器平台（FLIP）。
70年代开始，大型电脑开始应用于海洋学，对海洋条件进行数值计算，视其为整体环境变化预测的一部分。同时也广泛地设置海洋浮标，以取得更完整的观测资料。另外，大洋钻探计划始于1966年。海底热泉则在1977年由约翰·科里斯和罗伯·巴拉德搭乘阿尔文号发现。
近年来海洋学的研究特别着重在海洋酸化、海洋热含量、洋流、厄尔尼诺现象、甲烷水合物蕴藏、碳循环、沿海侵蚀、风化和气候变化中气候回馈的交互作用。研究海洋与了解全球气候变迁、潜在的全球暖化和相关生物圈问题有关。由于蒸发、降水以及热通量（和太阳日照），大气和海洋是紧密联系的。风压是驱动洋流的主要动力，海洋是大气二氧化碳的吸收库。所有这些因素都与海洋的生物地球化学有关。
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海洋学研究分为四大部分：
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