海洋在铅直方向上可大致划分为混合充分的表层和因密度成层而在铅直方向混合很少的深层。从某一个水分子进入某层到该水分子再从这层移出所需要的平均时间叫做海水在该层里的平均停留时间。此外把某个水分子从表层移到深层中所经过的时间叫做海水的年龄。
    海水的年龄如何确定？测定海水中放射性碳是其方法之一。放射性¹⁴C是半衰期为5730年的β放射体，在高层大气中，由氮原子和宇宙线中次级中子的核反应（¹⁴N（n·p）·¹⁴C）产生的。在大气中立刻就生成¹⁴CO₂。¹⁴C／¹²C之比是1．24×10^-12。它的放射性相当于15dpm*／克碳。在海水中存在H₂CO₃，HCO^-₃，CO^2-₂等所谓无机碳酸物质。在海的表层，这些碳酸物质和大气中的CO₂保持溶解平衡，该CO₂要是以后沉到深层的话，则可由测定¹⁴C的量来求出该海水的年龄。但是，实际上深层水并不是封闭体系，既有和表层水的交换，又有碳酸钙的溶解。碳酸物质以及¹⁴C的浓度在长时间内保持稳定状态。因此由¹⁴C测定的海水年龄不过是表观年龄。至于表层水，因大气和海洋间CO₂交换缓慢，又因和深层水交换缓慢，所以¹⁴C／¹²C比值常常比其在大气中的比值低很多。
    在表2．22里把表层水中¹⁴C的浓度和标准物物质（十九世纪末时的木材）中¹⁴C的放射性的差异用△¹⁴C‰表示。由表2．22可知，表面海水的表观年龄竟达500年之多，尤其在南极海竟达1200年之巨。

表2．22  表层水中¹⁴C测定结果（据Broecker，1963）

    在表2．23中，把深层水中¹⁴C的浓度用△¹⁴C‰来表示。在该表中海水的表观年龄，是把该海域深层的△¹⁴C减去表层的△¹⁴C来计算的。但是，即使在同一观测站，因表层和深层水之间没有直接关系，所以这样的计算方法并不正确，而应该从了解深层水的流动着手，从深层水的△¹⁴C真正源泉水的△¹⁴C，来进行计算。

表2．23  深层水中¹⁴C测定结果（据Broecker，1963）

    布勒克尔 （Broecker）等把海洋划分为表层和深层，并在水平方向上也都划分为若干区，求得它们之间¹⁴C交换的速度，得出结论是太平洋深层水的平均停留时间为800年以上，而大西洋深层水为500年以上。
    此外，三宅、猿桥等从人工放射射性物质的铅直分布或营养盐的循环，提出这样的看法：海水的循环和混合较上述时间要快得多。依据三宅等见解。太平洋深层水的平均停停留时间为250年左右，而在大西洋为120年。为什么用¹⁴C测得的深层水平均停留时间和用其它方法求得的平均停留时间相差如此悬殊？关于这个问题，三宅、猿桥等解释如下：
    ¹⁴C的衰变常数是1．26×10^-4／年，据此，海洋中每年衰变的¹⁴C的量为1．46×10^-11克／米²·年。另一方面，因生物的初级生产而迁移的¹⁴C的量平均每年是1×10^-10克／米²·年，大气-海洋间¹⁴C的交换是2×10^-10克／米²·年。可见有机物的生产和分解以及大气一海洋间交换速度都比¹⁴C放射性衰变速度大一个数量级。对此，三宅和猿桥认为，造成上述计算海水平均停留时间相差悬殊的原因，可能是海水中¹⁴C对¹²C的放射性比，并不仅仅取决于放射性衰变，因此，这基于放射性衰变而求得的年龄，就会较由其它方法所求数据有较大差异。关于这一点想在后文再稍作详细的说明但海水的年龄可能也在影响着海水的密度。 

*  dpm为 disintegration per minute之略（每分钟的蜕变数）。