과거 100년 동안 동해의 표층 수온이 약 2℃ 상승하였으며, 이러한 변동성은 동해 북서부에서 가장 두드러진 것으로 나타났다. 이는 우리 연구원이 기본연구사업으로 수행하고 있는 ‘기후변화에 따른 동해 중장기 변동 반응 연구’를 통하여 밝혀진 것으로, 연구결과에 따르면, 특히 동해의 수온은 1980년대 중반 이후 해마다 0.06℃의 큰 상승폭을 보이고 있으며, 1940년대의 수온 상승이 겨울철에만 국한되었던 것과 달리 지금은 계절과 무관하게 수온이 높아지고 있는 것으로 나타났다. 또한 동해 연안뿐만 아니라 내부의 해수면도 상승하고 있는 것으로 나타났으며, 이는 해수온도 변화에 의한 열팽창 효과가 가장 큰 원인인 것으로 밝혀졌다. 

 우리나라 및 일본 연안에서 해수면 상승률은 최근 30년간 3.2mm/년의 수치를 보인데 반해, 최근 9년, 14년간에는 각각 6.5mm/년, 6.4mm/년 상승한 것으로 밝혀져 90년대 들어 증가한 높은 상승률이 최근까지 유지되고 있는 것으로 해석된다. 이러한 수온과 해수면 상승은 전지구 해양변화의 평균값보다 높은 것으로 우리나라 주변해역이 기후변화에 대한 반응이 크다는 것을 의미한다. 
 
 최근 국내외 여러 연구결과들을 고려했을 때, 동해는 심층뿐만 아니라 표층에서도 그 변화를 감지할 수 있을 정도로 장기변동 경향이 뚜렷하며 이는 최근 해양생태계의 변화 원인을 뒷받침해준다. 동해 기후변화 연구를 담당하고 있는 이재학 해양기후변화연구사업단장은 “기후변화에 따른 해양환경 변화에 대하여 연안수몰, 해안침식, 항만 침수 등 항만연안 방재와 수온상승에 따른 해양생태계와 양식어장 환경 변화 등에 대응하는 중장기 국가 정책 마련이 필요하다”며 “해양변화에 대한 적응 또는 대응책 마련에 있어서 과학적 근거가 되는 국가 표준 해양변화 시나리오의 제시를 위한 연구가 시급하다” 고 전했다.