L'étude du phénomène de submersion marine nécessite la pluridisciplinarité et passe par l'observation expérimentale. Il faut observer les tendances et les phénomènes extrêmes. La submersion marine est très difficile à modéliser car les paramètres de calcul sont très nombreux et leur pondération complexe à établir ; on fait donc appel à plusieurs types de modèles différents (tempête, tsunami, cyclone...) pour la génération et la propagation des phénomènes et, concernant l'impact sur la côte, il faut tenir compte de nombreux paramètres (topographie, bathymétrie, occupation du sol...). Il existe trois types de franchissement : élévation du niveau des eaux, franchissement par les vagues et défaillance d'ouvrage. Pour les tempêtes, on dispose d'études historiques qui permettent de mieux évaluer, grâce à des simulations, la vulnérabilité des différentes zones, par exemple la baie de Jarry en Guadeloupe. Pour les cyclones, la construction de perspectives historiques est difficile car leur fréquence est insuffisante pour établir des statistiques ; mais des méthodes sont développées pour le Pacifique à partir d'une base de données américaine qui a répertorié 12 cyclones en 33 années. Plusieurs modèles ont été établis pour l'île de La Réunion qui permettent de procéder à des descentes d'échelle pour mesurer l'impact de la submersion marine sur une zone déterminée, comme à Sainte-Suzanne où s'ajoute l'effet des précipitations massives.
Pour les tsunamis, on a créé une base de données nationale où on a cartographié les secteurs susceptibles de générer des tsunamis (effondrements volcaniques ou tectoniques des plaques) et répertorié les données historiques dans les différentes parties du globe comme à Lisbonne en 1755.