热带气旋的强风会使海洋混合层加深，使海洋表层变冷、混合层底部的次表层变暖，表层冷异常和混合层底部的次表层暖异常的值几乎是相等的。

在20世纪六七十年代人们即认识到热带气旋造成海表混合层加深的过程；到了2001年，美国气象学家K.A.伊曼纽尔（Kerry Andrew Emanuel，1955～ ）提出热泵的概念，指出它是热带气旋影响海洋热结构和全球热输送的重要过程；之后大量相关研究也相继出现。

热带气旋的风应力作用会对混合层输入大量的动能，使得海表混合增强，混合层加深。加深过程的本质是由混合层底流的剪切不稳定（shear instability）将热量重新分配给混合层底下方的海水夹卷（entrainment）至混合层内，导致混合层加深。

这一现象主要出现在热带气旋沿途，离热带气旋的最大风速半径（大风圈）越近强度越强，且略微偏向热带气旋路径右侧。它的强度和热带气旋强度、移速、初始海洋状况有关，一般热带气旋强度大、移速慢、初始海洋层结弱时热泵的效果强，一般会将混合层增加几米至几十米不等，有时甚至达到百余米。

由于次表层不直接与海表接触，因而热泵效果引起的次表层暖水会在海洋中停留相当长时间，并随着大洋环流输送至全球。由于世界上每年发生的热带气旋数量不少，因而热泵作用累积输入进海洋的热量是比较可观的（见图）。虽然这部分热量的具体量值仍在争论之中，但学术界普遍认为它能增加一部分向极地和赤道的热量供给，有学者甚至探讨它作为古气候时期太平洋永久厄尔尼诺（Permanent El Niño）形成原因的可能性。

红实线（虚线）为台风来之前（后）海洋垂向温度剖面热泵作用示意图