测量时的困难

在测量一个离地面比较远的地方的海平面时专家使用一个称为大地水准面的“水平”的参考表面，测量的是海平面与这个大地水准面之间的高度差。假如没有外力的作用，海平面应该与大地水准面一致，它相当于与地球万有引力的一个等势面。事实上由于海流、气压变化、温度和盐度的变化等等会导致海平面与大地水准面不等。即使长时间的平均值两者也不相同。这个长期的、地区性的差异被称为海面地形，其数值可以达±2米。

传统上在测量海计算海水面的平均位置时要考虑到228个月的默冬章和约18.6年（223个月）的食周对潮汐的影响。海平面在地球表面不是到处都一样的，比如运河的太平洋侧的海平面比大西洋侧的海平面高20厘米。

尽管有这些困难，使用仪表飞行规则飞行的飞行员必须有精确的和可靠的飞行高度以及机场高度的数据。尤其在引力反常的地区在航空母舰上降落这个问题会非常严重。为了克服计算上的困难飞行员使用广域差分系统所定义的参考椭球，而不使用大地水准面来定义海平面高度。而且全球定位系统也适用这个参考椭球。

陆地与海平面之间的变化可以有多种原因，海面升降一般是由于气候变化造成的，均衡补偿的变化是由于板块作用等导致的，而不是因为海水总量的变化导致的。冰川期末冰川的融化导致的海平面的变化是海面升降最典型的例子。通过对地质稳定的海岸地带的沉积的考察古气象学家可以测定过去的海平面的位置。火山岛的升降是非常典型的均衡补偿的海平面变化。随着火山岩的冷却这些岛屿开始下降。

在没有液体海洋的行星表面行星学家往往计算一个“平均”高度。这个平均高度有时也被称为“海平面”，它用来作为测量行星表面各个地点的高度的参考面。

随地理时期的变化

随地理时期的变化，海平面不断变化。今天的海平面几乎是所有地质时期里最低的。

在最近一次冰川期中（其顶点约为两万年前），由于蒸发的海水在北半球的冰雪中堆积，当时的平均海平面比今天低130米。大多数冰川在一万年前融化，但至今为止小冰川依然在融化。

在地球历史上类似的冰川周期已经发生过数百次了。

各地区域的测定

近来有海平面上升的趋势。据测定，近年来中华人民共和国沿海海平面平均上升速率为2.5毫米/年，略高于全球海平面上升速率。

海平面在地理测量中经常作为高度的标准，例如中华人民共和国海拔高度采用青岛港验潮站的长期观测资料推算出的黄海平均海面作为零点。

参见

平均海拔

大地水准面

海平面上升

重力位高度

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