Los cambios globales en el nivel del mar están estrechamente relacionados con los cambios climáticos de la edad de hielo.
Durante la edad de hielo, el clima de la Tierra se volvió más frío y las nevadas aumentaron, lo que provocó que una gran cantidad de agua del océano se convirtiera en nieve blanca y sólida y se acumulara en la tierra, por ejemplo, en el espesor de la Antártida. La capa de hielo puede alcanzar varios miles de metros. A medida que pasa el tiempo, la cantidad de hielo y nieve acumulados en la tierra aumenta gradualmente y la humedad en el océano disminuye en consecuencia, lo que resulta en una disminución del nivel del mar durante la edad de hielo y una expansión de la superficie terrestre.
Cuando el clima se calienta, ocurre todo lo contrario. Los casquetes polares se derriten, el nivel del mar aumenta y las áreas oceánicas aumentan. El aumento del nivel del mar provoca un aumento de la evaporación total del mundo y una humidificación del clima global. Al mismo tiempo, los cambios en el clima también provocarán la contracción o expansión del agua del mar, lo que provocará que el nivel del mar baje o suba.
La subida y bajada del nivel del mar y los cambios en la temperatura del agua del mar también tendrán un impacto en las corrientes oceánicas, lo que provocará cambios en la circulación atmosférica y el clima a través de las interacciones aire-mar.
En general, la interacción e influencia entre el clima y la subida y bajada del nivel del mar constituyen un mecanismo de retroalimentación.