從浮游植物到整個生態系統，水溫對組織各個層面的生物過程都具有重要而係統的影響。除了其自身的作用外，溫度還會影響其他幾個參數，並且會改變水的物理和化學性質，例如溶解氧和光合作用的產生。一些生物，特別是水生植物在較暖的溫度下繁盛，而某些魚類（例如鱒魚和鮭魚）則喜歡較冷的溪流。

深水地平線（Deepwater Horizo​​n）和許多其他歷史性漏油事件表明，海上能源活動可能對環境構成重大風險。這些洩漏會殺死海洋哺乳動物和魚類，並長時間污染其食物供應。迫切需要確定溢油的運輸和命運和/或溢油響應性計劃。

在許多規劃應用中都需要進行河內棲息地適宜性研究，在這些應用中，水生生物是決策過程中的重要考慮因素。例如，在某些流量下，水對於幼魚可能太快，或者速度可能太高而無法產卵。在其他水流下，水可能太淺而無法產卵，或者合適的產卵礫石可能沒有被水覆蓋。

水下水生植物（SAV）是海洋，河口和河流被子植物以及大型植物。這些是長到淺水錶面的草，只有在退潮時才從表面出來。它們通過為大型捕食者的小魚和貝類提供庇護，為淺水區的重要生態系統服務提供服務。

在許多地區，由於城市化和水壩建設等直接人類活動，以及由於氣候變化導致海平面上升，天然淡水流受到影響的許多地區，對鹽分的入侵日益引起關注。在季節性和多年的基礎上估算和評估鹽度入侵的性質是一個複雜的過程，數值模擬可以為該過程帶來巨大的好處。

美國環保署將營養物污染描述為“美國最廣泛，成本最高且最具挑戰性的環境問題之一”。這個問題在世界範圍內引起極大關注，亞洲和歐洲現在投入了大量資源來研究河流，河流，湖泊，海灣和沿海水域的富營養化以及相關的經濟，環境和人類健康問題。