南大洋水温最低，因为南极洲周围海域常年被寒冷气流笼罩。这里平均水温-1.7℃，冬季甚至能降到-2℃。南极洲本身气温极低，每年冬季能跌破-60℃，这种极端寒冷直接传导到周围海域。南大洋覆盖面积2.08亿平方公里，是地球上唯一完全环绕大陆的海洋，这种地理特征让热量更难积累。

南极洲的低温是水温最低的主因。每年9月到次年3月，南极环流将极地冷水持续输送到南大洋。监测数据显示，大前年南极海域表层水温最低达-2.5℃，南极冰架边缘更出现-3.2℃记录。南极洲的地理屏障作用明显，大陆与海洋之间形成约2000公里的低温隔离带，阻止了热带暖流北上。南极环流速度达15-20节，相当于每秒4-5米的流速，这种高速循环不断将低温海水输送到更广阔海域。气象卫星观测证实，南大洋中上层水温较其他海洋低0.5-1.2℃，这种温差在卫星云图上清晰可见。