Esta línea de investigación se centra en el estudio y comprensión del Océano como medio en el cual tienen lugar todos los fenómenos objeto de estudio de las Ciencias Marinas en su más amplio sentido. Una parte importante de la investigación se centra, por razones de inmediatez geográfica y de relevancia para sociedad andaluza, en el mar de Alborán, Estrecho de Gibraltar y Golfo de Cádiz. Entre otros aspectos, esta línea contempla el estudio de:

• Procesos de mezcla en el océano. Turbulencia. Dispersión de sustancias.
• Interacción atmósfera-océano.
• Estructura vertical del océano, ondas internas.
• Corrientes y circulación de masas de agua.
• Oleaje.
• Ondas largas (mareas, tsunamis, ondas de tempestad).
• Interacción de los procesos físicos del océano con la biología, morfodinámica, química.
• Interacción de los procesos físicos del océano con objetos y estructuras sumergidos y flotantes.
• Capas límite del océano.
• Clima del océano.
• Pronósticos marinos: apoyo a la navegación, determinación de rutas óptimas.
• Hidráulica.

Es importante destacar que dentro de esta línea se desarrollan y/o aplican complejos modelos numéricos de la atmósfera y del océano para el estudio de la física y la dinámica oceánica y atmosférica. Los resultados de estas actividades de modelado han permitido profundizar en el conocimiento de diferentes aspectos de procesos oceanográficos y atmosféricos a diferentes escalas espacio-temporales. Los resultados han sido aplicados a estudios de dinámica de poblaciones marinas, transporte de sedimentos, calidad de aguas, contaminación marina, navegación, conservación del patrimonio arqueológico subacuático, pesquerías y acuicultura off-shore y navegación a escala local, y a gran escala al estudio del clima y la variabilidad interanual del Océano Atlántico. El trabajo de investigación implica el uso de modelos eficientes y validados de circulación atmosférica y oceánica, de generación y propagación de oleaje y de transporte de sedimentos y contaminantes, además del uso de los datos océano-meteorológicos in situ o remotos para calibrar, validar y mejorar continuamente la bondad de los modelos numéricos empleados.