A tengerfelszín és a felette található légréteg állapotáról műholdak is jelentős információt szolgáltatnak. A fentiekben bemutatott közvetlen földbázisú mérések pontosak, de tér- és időbeli fölbontásuk korlátozott. Ráadásul mozgó megfigyelések (pl. hajó, vagy sodródó bója) esetén minden időpontban más-más helyről nyerjük az adatokat.
A műholdakról végzett megfigyelések ugyan kevésbé pontosak, mint a helyben végzett, közvetlen mérések (a távérzékelt adatokat éppen ezért a felszíni mérésekkel szokták ellenőrizni), viszont az a hatalmas előnyük, hogy gyakorlatilag folyamatosan, az egész óceán fizikai állapotát figyelemmel kísérhetjük általuk. Legalábbis az óceánfelszín állapotát. A mélyebb rétegek vizsgálatára ugyanis a műholdas mérések nem használhatók, mert az elektromágneses sugarak nem képesek a víz mélyebb rétegeibe behatolni.
Műholdak segítségével a tengerfelszín hőmérsékletét, a felső vízréteg színét, a vízfelszín „érdességét” és a víz hullámmagasságát mérhetjük.
A tengerfelszín hőmérsékletét infravörös sávban készített felvétel, illetve több felvétel összesítéséből származó térkép segítségével adhatjuk meg. A tenger felszínéről kibocsátott sugárzást a műholdak infravörös érzékelői különböző hullámsávokban mérik és ezekből a mérésekből származtatják a tengerfelszín hőmérsékletét.
A felső vízréteg színének érzékelése során azt használjuk, ki, hogy a víz és a benne levő lebegő anyag nem egyformán nyeli el és szórja szét a napsugárzás spektrumának egyes sávjait, ezáltal a színe változó. A vízfelszín színének érzékelése biológiai oceanográfiai felhasználások mellett a tengeráramlatok és örvények szerkezetéről nyújt hasznos információkat.
A tengerek felszíni „érdessége” ún. szkatterométerrel mérhető. Ez egyfajta mikrohullámú radarberendezés, mely impulzusokat bocsát ki és felfogja a visszaérkező impulzusokat. A jel a szél által keltett óceáni hullámok függvényében eltérő mértékben verődik vissza. A szkatterométer a visszavert energia mennyiségét méri, ebből pedig a felszíni szél irányára lehet következtetni. Nagy segítséget jelenthet trópusi ciklonok korai felismerésében és fejlődésük nyomonkövetésében. A módszer akkor is alkalmazható, ha az óceán fölött felhős az ég.
A műholdas radar altiméterek olyan mikrohullámú aktív távérzékelők, melyek a műhold és az óceánfelszín közötti függőleges távolságot mérik. E módszerrel, stabil és pontosan ismert műholdpálya esetén, az óceánok felszínének változásait lehet feltérképezni.A műholdas altimetria az egyetlen ma ismert módszer a világóceán vízkörzésének nagy térbeli felbontású és időbeli sűrűségű megfigyelésére.
Előnyei a klasszikus oceanográfiai mérésekhez képest a következők:
a mérések minden időjárási helyzetben végezhetők,
egyidejűleg a teljes óceánfelszín megfigyelhető,
a tér- és időbeli felbontás tág határok között finomítható,
a mérés minden mérési ponton akárhányszor ismételhető.
A műholdas altiméter úgy működik, hogy merőlegesen lefelé irányítva egy mikrohullámú impulzust küld az óceán felszíne felé. Ennek az impulzusnak egy része visszaverődik a víz felszínéről. Megmérve az impulzus elküldése és visszaérkezése között eltelt időt, közvetlenül meghatározható a műhold és a vízfelszín közötti távolság. Attól függően, hogy a különböző lehetséges hibákat hogyan sikerül különféle korrekciókkal kiküszöbölni, elvileg akár centiméteres pontosság is elérhető.
Irodalomjegyzék: