L'utilisation des satellites qui mesurent la température de surface des océans permet également de repérer des anomalies de température, signaux annonciateurs de phénomènes climatiques particuliers comme El Nino par exemple dans l'océan Pacifique ou l'Oscillation Nord Atlantique, dont les fluctuations ont des conséquences directes sur le climat de l'Europe de l'Ouest.

Les températures de surface de la mer jouent ainsi le rôle d'indicateurs de changements environnementaux. Les TSM permettent également de repérer les zones potentielles de cyclogénèse. Les cyclones se forment en effet dans les zones tropicales lorsque la température de surface de la mer dépasse les 26°C. Il est cependant important de noter que les TSM ne sont pas le seul paramètre conditionnant la formation des cyclones.
Plusieurs études menées sur l'augmentation des températures de surface de la mer liée au réchauffement climatique et l'intensité et la fréquence des ouragans observés, montrent qu'il n'existe pas de lien évident entre ces deux phénomènes (Chan and Liu, 2004, Landsea, 2007).