Når det er tilstrækkelig koldt, dannes der havis, og når havvandet fryser, presses salt ud af isen og det nu tunge, salte havvand falder mod havbunden. Man kalder denne proces for dybvandsdannelse. Det kolde saltrige vand løber som en gigantisk havstrøm langs havbunden sydpå. Det kolde vand, der forsvinder oppe fra overfladen, erstattes af varmt overfladevand, der strømmer nordpå.

Dybvandsdannelsen er altså drivkraft for den såkaldte termohaline cirkulation, se link. Når det kolde vand synker til bunds transporteres der samtidig CO₂ ned på flere kilometers dybde, hvor det er ude af kontakt med atmosfæren i hundredvis af år og processen har derfor stor indflydelse på drivhuseffekten.

Læs mere om den fysiske pumpe i projektet om Golfstrømmen http://virtuelgalathea3.dk/node/279

Der kan opløses mere gas i koldt vand end i varmt vand. Tænk fx på de bobler, som stiger op til overfladen i en gryde vand der bringes i kog. Jo koldere vandet er, des mere CO₂ kan det indeholde. Det kolde vand ved polerne optager derfor typisk CO₂ fra atmosfæren og indeholder mere CO₂ end havene på lavere breddegrader.
Dybvandsdannelsen har altså den vigtige funktion, at den medvirker til at fjerne CO₂ fra atmosfæren og dermed reducere drivhuseffekten. Sammen med vindsystemerne er den også med til at trække de globale havstrømme, som omfordeler den varme Jorden modtager fra solen.

De allernyeste forskningsresultater viser endvidere, at CO₂ også fryser ud af havisen, når den dannes om efteråret. Kuldioxid løber med saltopløsningen mod isens underflade, og dette CO₂ transporteres med det kolde, salte vand mod havets bund. Når havisen smelter om foråret, er vandet undermættet med CO₂ optager derfor CO₂ fra atmosfæren.

Også de store havstrømme er medvirkende til udveksling af CO₂ mellem atmosfære og dybhav. Den vigtigste havstrøm i denne sammenhæng er Den antarktiske cirkumpolære Strøm, som løber hele vejen rundt om jorden nede i Det sydlige Ocean. Denne strøm trækker relativt varmt, salt vand op mod overfladen, og trækker ferskere CO₂- rigt koldt vand ned i dybhavet. Der er videnskabelig uenighed om, hvorvidt denne CO₂-transport fortsætter uændret, eller den er ved langsomt at gå i stå.