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珠江入海有八大口门，其中虎门、蕉门、洪奇门三口门在广州市境内（洪奇沥水道为南沙区与中山市的界河），横门在入海处与洪奇沥相汇。珠江口海岸线长522千米，20米以内浅海水域面积约4 000千米 2 。
广州市的海洋水文，包括水温、盐度、潮汐、波浪、潮流和余流、悬沙量等。
珠江口是典型的河口湾，夏季表层水温为27.81~30.09℃，底层水温为21.85~29.19℃；冬季表层水温为16.77~18.66℃，底层水温为16.64~18.71℃。洪水期，一般涨潮时水温较低，落潮时水温较高；枯水期，河口区外的表层水温比河口区高1℃左右。
2006年3月在上、下横档岛与龙穴岛之间海域的调查结果显示：涨潮期表层水温范围在18.7~20.2℃，平均值为19.1℃；底层水温范围在18.9~20.2℃，平均值为19.4℃；落潮期表层水温范围在18.8~19.8℃，平均值为19.2℃；底层水温范围在19.2~20.6℃，平均值为19.9℃。
水温的周日变化明显，呈双峰型。夏季涨潮时表层水温较低，落潮时表层水温较高，冬季则情况相反。
珠江口海域盐度受大陆径流影响，形成低盐沿岸水域，洪水期和枯水期盐度变化明显。洪水期表层盐度最低，平均盐度分别为：虎门1.63‰、蕉门0.79‰、洪奇门0.54‰、横门0.15‰。枯水期盐度明显高于洪水期。
由于涨潮时盐度增高，落潮时盐度降低，故随着潮位涨落，海域盐度日变化过程相应出现两次高盐和两次低盐。
广州市海域潮汐调和常数约为1.15，珠江口潮汐类型属不正规半日潮。
潮位 洪水期和枯水期的潮位不同。在洪水期，大潮期间的涨潮最高潮位在南沙海域为1.14米、大虎岛海域为1.12米、横门海域为1.11米；落潮最低潮位在大虎岛为-1.47米，南沙和横门分别为-0.88米和-0.39米。在枯水期，大潮期间涨潮最高潮位在大虎岛为0.98米、南沙为0.93米、横门为0.87米；落潮最低潮位在大虎岛为-1.51米，南沙为-1.14米，横门为-0.77米。
潮差 潮汐属不规则半日潮。在珠江八大口门中，虎门潮汐作用最强，平均潮差1.63米，虎门口附近最大潮差可达3.54米，潮差自口门外往内逐渐增长，每日有高低潮两次。虎门以内涨潮流速一般为0.7~0.9米/秒，大潮时可达1.3米/秒；落潮流速一般为1.0~1.3米/秒，大潮时可达1.5米/秒。蕉门潮汐作用较虎门小，平均潮差1.36米，最大潮差2.18米。横门在伶仃洋东四口门中河口动力最强，平均潮差为1.09米，最大潮差为2.48米。
潮时 珠江三角洲网河区，落潮历时大于涨潮历时。各口门平均涨潮历时约5.5小时，到网河顶端递减为4.0~4.5小时；各口门平均落潮历时约7小时，沿河上溯，到网河顶部递增为9小时。
广州市海域属小风区波浪。珠江口的波浪主要由热带气旋和季风引起。伶仃洋内以风浪为主，风浪年平均波高为0.2米，最大波高为1.2米，年平均周期为1.8秒。每年5—8月风浪以南或东南向为主，各级风浪向出现频率0~0.4米占74%、0.5~1.4米占26%。最多涌浪向以偏南为主。
潮流流速 珠江口海域的潮流为略带旋转的往复流。由于径流较丰，落潮时间比涨潮时间长，落潮流速较涨潮流速大。大虎岛海域的最大涨潮流流速，小潮期间的枯水期和洪水期分别为0.45米/秒和0.68米/秒，大潮期间的枯水期和洪水期分别为0.84米/秒与0.40米/秒。南沙海域的最大落潮流流速，小潮期间的枯水期和洪水期分别为0.46米/秒和0.65米/秒，大潮期间的枯水期和洪水期分别为0.78米/秒和0.88米/秒。
潮流量 在枯水期，小潮期间大虎岛最大流量，涨潮量为1.59×10 4 米 3 /秒，落潮量为1.52×10 4 米 3 /秒；大潮期间大虎岛最大涨潮流量为3.07×10 4 米 3 /秒，最大落潮流量为2.65×10 4 米 3 /秒。
在洪水期，小潮期间大虎岛最大涨潮流量为2.41×10 4 米 3 /秒，最大落潮流量为1.94×10 4 米 3 /秒。大潮期间，大虎岛最大涨潮流量为2.91×10 4 米 3 /秒，最大落潮流量为2.56×10 4 米 3 /秒。
余流 珠江河口湾内，珠江径流量较大，湾内的表层水为淡水所占据。在风的作用下，表层余流流向偏东，流速为0.10~0.15米/秒；而底层余流中，有些呈偏北向的上溯流，但流速较弱。
大虎岛海域海水含沙量表层为29.9~80.1克/米 3 ，中层为33.3~80.1克/米 3 ，底层为45.2~197.0克/米 3 ，平均值为92.2克/米 3 。海水含沙量通常自表层向底层增多，靠近岸边海水含沙量相对要高些。
广州市的海洋气候，有热带气旋、暴雨、海雾等。热带气旋是影响广州市的重要天气系统。
影响广州海面的热带气旋主要源自太平洋和南海，其中太平洋占60%、南海占40%。统计表明，凡热带气旋中心进入东经111.5°~115.5°内，对广州市均有较大影响。影响广州市的热带气旋数量，各年度之间差别很大，少的全年只有1个，多的达7个，平均每年3.2个。一年之内，除1—4月没有热带气旋直接影响广州外，其他各月均有受影响的可能。每年5—10月是广州的台风季节，盛夏7—9月影响广州的台风占全年的71.4%。广州海区每年因受到台风影响，有80%的年度可出现≥6级的平均风速，有半数以上达到8级或以上。7—10月是台风降水量最多的时段，每月所带来的降水量平均可占该月降水量的40%以上。台风除带来大风和降水外，还伴有风暴潮。即使是较弱的风暴潮遇上洪水下泄，也可造成较大灾害。
广州市年均降水量为1 689.4~1 876.5毫米。在广州市的降水量中，有20%左右是以暴雨形式降下的。50毫米以上的暴雨日数平均为每年6.5天，其中100毫米以上的大暴雨1~2天。广州历史上日最大降水量为284.9毫米。
广州沿海的雾多由平流雾和锋面雾两种混合作用所致。雾有明显的季节性，3月出现最多。
广州市的海洋灾害，风暴潮灾害居首位，世界上绝大多数热带气旋引起的特大海洋灾害都是由风暴潮造成的，还偶有咸潮和赤潮灾害。
台风风暴潮灾害主要由气压骤降、强风和天文高潮位共同引起，国家海洋局针对风暴潮灾害发布预警报，对风暴潮可能带来的自然风险做出提示，为政府防灾决策部门提供重要帮助。广东省的风暴潮灾害主要是由台风引起的。广州市所辖属区域内，每年台风季节都会受到台风登陆影响而引发不同程度的风暴潮增水，风暴潮增水如果叠加在天文潮高潮位上，往往会超过当地防潮警戒水位，导致海水涌进内陆，低洼地区被潮水淹没。
珠江三角洲河网区均属咸潮河道，汛期既受洪水威胁，又受潮汐作用，洪潮混杂，水流流态复杂，枯水期均受不同程度的咸潮影响。广州地区正常年度，旱季咸潮可上溯至黄埔、化龙、石基、新沙一带，含盐度为2‰~5‰；遇到大旱年度，咸潮可达番禺的三善滘、市桥及白云区的老鸦岗，含盐度可增至6‰~12‰。
广州市从2007年开始对南沙滨海地区进行海水入侵和土壤盐渍化监测，至2017年均未发现海水入侵和土壤盐渍化现象。但在2015年4月和9月，南沙滨海地区的监测结果表明，土壤酸碱度呈中性至强酸性，多为酸性土壤；与2014年相比，土壤pH值、硫酸根离子含量呈下降趋势，全盐含量有所升高，氯离子含量明显升高。万顷沙沿岸部分种植地发现轻盐渍化及中盐渍化现象。2016年监测结果显示，黄阁和新垦地区发现轻度盐渍化现象，咸潮现象不明显。
赤潮是一种灾害性海洋生态异常现象，由海洋中某一种或多种微小的浮游植物、原生动物或细菌，在一定环境下爆发性增值或聚集，使一定范围内的海水在一段时间内变色的生态自然现象。赤潮被喻为“红色幽灵”，国际上也称其为“有害藻华”，影响和危害其他海洋生物正常生存，造成经济损失，给人民身体健康、生命安全带来威胁。
2001—2017年，广州海域全年无机氮、活性磷酸盐、富营养化指数E等指标均呈富营养化水平，表明广州部分海域存在着发生赤潮的潜在营养条件。但广州海域赤潮优势种不明显，常见的浮游植物包括新月菱形藻（ Nitzschia closterium ）和细小平裂藻（ Merismopedia tenuissima ）。广州辖区内的海域在此17年，除了2009年发现棕囊藻赤潮外，16年来未发现赤潮。