Il existe dans les océans une profondeur à partir de laquelle la température de l'eau reste à peu près constante. Cette zone nommée thermocline est située aux alentours des 1 000 m de profondeur.
La dilatation thermique ne concerne donc que l'eau située au-dessus de cette thermocline. De nombreux effets locaux peuvent amplifier le phénomène : la hausse du niveau marin en cas de réchauffement climatique ne sera donc pas la même partout à la surface du globe.
À pression constante, tous les corps ont un volume qui varie selon la température. Cette variation est fonction de l'espèce chimique ou du mélange considéré. Dans le cas de l'eau pure, le coefficient de dilatation thermique est de 2,6 × 10^-4 °C^-1. Cela signifie qu'une augmentation de la température de 1 °C pour 1 litre d'eau augmentera son volume de 0,000 26 L, soit 0,26 mL. Ceci peut paraître faible, mais doit être rapporté au volume des océans qui occupent 70 % de la surface du globe.

Protocole :

• Remplir deux béchers d'eau.
• Ajouter un ou plusieurs glaçons dans le premier bécher (modélise la banquise).
• Dans le second bécher, placer les glaçons sur une planche légèrement inclinée vers le bécher, de sorte que l'eau issue de la fonte du glaçon rejoigne le bécher (modélise des glaces en domaine continental).
• Relever la hauteur d'eau au début de la modélisation (trait de feutre effaçable ou volume fixé sur le bécher) et à la fin, lorsque le ou les glaçons ont fondu.
• Comparer les résultats et conclure sur l'effet de la fonte des glaces sur la variations du niveau marin.