随着全球能源需求的不断增长，能资源作为一种巨大而又可持续的潜在能源来源，备受研究者和工程师的关注。然而，由于海洋环境的复杂性和不可控因素的存在，海洋能资源的研究和利用一直面临着诸多挑战。
所谓热流是指从地球内部的热源向地球表层不断扩散的地热能，或通过对流传送，或通过热传导。地热是地球板块构造论中各种多尺度地质活动发生的驱动力。地热同样也可以促进有机质的热降解等化学反应，从而导致碳氢化合物（油和气）的形成。后者体现了其产业价值，而前者的解释更富有科学价值。地球的内部温度随着深度的增大而升高。在地球表面，平均地热梯度相对稳定在平均30℃/千米深。然而，有一些地区这个数值会更高，如沿大洋中脊或地幔热柱附近。尽管被称作热流测量法，热流本身是无法直接测量的。但是，假设热传导是穿过地壳的主要传导过程，很明显，传导热流总是沿着温度降低的方向。通过垂直热梯度和导热系数（傅立叶公式）的结果能够计算出热流的热量。然而，如果涉及到其他传输机制，如流体流动过程热对流，热传输则可能具有非线性热梯度特征，同时，也有可能发生在水平方向上。因此，热流探针系统实际上是一个测量海底沉积物的原位温度梯度和导热系数的仪器，通过这两项参数可以确定热流值（热流密度）。其他热力参数，如沉积物热扩散系数、比热容等也可以推倒出来。这些参数对可应用与如下领域：
油气勘探
热流测量对于石油地质学领域新的油气储源开发具有重大意义，可以在热成熟度计算中为沉积盆地建模提供边界条件。为了确定油气形成的概率，了解潜在源层的热历史非常关键，因为碳水化合物的产生有赖于沉积源岩从沉积开始所处的温度环境。有机物演变成碳水化合物的演变程度可以通过岩层的热成熟度推算出来，但是要有有效的区域地质学概念模式，包括当前热流流量和导热系数分布。
热辐射
日益盛行的海上风能市场最近已打开一个热流测量活动的新领域，尤其导热系数值能够提供有效的信息以估计热能的损耗机制和电缆的环境影响。当电能通过水下电缆从转换平台向海滨传输的时候，部分能量会转换成热量损失掉，从而导致缆线和周围环境温度升高。不考虑电缆本身的特性，决定温度升高多少度的关键因素是周围环境的热特征，特别是沉积物的导热系数、热扩散系数、热容。
天然气水合物
热流测量法也能够进行天然气水合物沉积物稳定性分析。已发现大量天然气水合物在海洋沉积物、深湖沉积物、永久冻土区域中自然产生。潜在甲烷的量非常重要，但同时也受限于自然天然气水合物的沉积，这使得天然气水合物作为潜在能源在未来具备重大利益。天然气水合物的形成是一个放热过程，形成过程总是伴随着热传递，这一现象允许天然气水合物的探测在热流测量的帮助下得以实现。
HF-Probe热流探针系统由德国FIELAX公司和不莱梅大学共同研制，用于海底沉积物温度梯度和热导率的原位测量，通过温度梯度和热导率即可得到热流值。作为一款已经投入使用超过十年的发展型产品，最新设计的热流探针可以在6000米水深的海底，原位测量海底沉积物中深达6米的热流值。热流探针的初始型号受限于3米长的工作长度，而海洋科学研究对于诸如2000m以内水深的天然气水合物的兴趣，需要更长的穿透深度，促生了新型热流探针的发展。探针的机械部分设计参考了提琴弓的理念，在尺寸和材料强度上适应所追求的最大穿透深度。最终设计方案参考了阵列尺寸和强度部分的数值模拟。
