“海洋沙漠化”的学术概念是指由于漏油在海面扩展成油膜，抑制海水的蒸发，阻碍潜热的转移，从而引起海水温度和海面气温的上升;同时，由于水分蒸发受阻，海面上的空气变得干燥，失去对气候的调节作用，类似于沙漠气候的特征，因此被人们称之为“海洋沙漠化效应”。后来，这个概念得以扩展，由于缺乏营养物质，海洋生物圈发生变化、海洋生物逐渐减少以致稀少，海洋中出现类似沙漠“不毛之地”的现象也被称作“海洋沙漠化”。
研究报告显示，1998年~2007年，太平洋和大西洋的海洋生物稀少区增加了15%，“海洋沙漠”扩张了约660万平方公里。与之相对应，其表层海水温度也在稳步上升。迄今为止，海洋生物稀少区仍在不断增加。而全球气候变暖造成的环流浅水变暖可能是造成“海洋沙漠”面积不断扩大的原因。
据专家介绍，全球变暖将会使大片海洋变成“氧气沙漠”，从而使得海洋生物难以生存。当温度上升时，氧气在水中的溶解度降低，会慢慢地从海水中消失。为了调查目前海洋氧气沙漠化程度，科学家搜集了自20世纪60年代以来所有可用的海洋含氧量数据。这些数据主要来源于海上浮标记录的海水中的氧气、温度和盐度等。
最终的研究结果令人担忧，在过去50年中，溶解在海水中的氧气含量下降了15%。这种低氧气含量将导致海洋生物因为缺氧而窒息死亡。而海洋氧气沙漠化程度最严重的海域是靠近赤道非洲的大西洋海域。全球气候变暖已使赤道大西洋和赤道太平洋海域的低氧区不断扩大。
其实全球气候变化导致海洋洋流的变化，在许多热带海洋区域，海洋层化现象进一步加剧，导致海洋沙漠化的区域进一步加大，这种现象引起各国科学家的极大关注。