В работе рассмотрена проблема методической неопределенности измерения неравномерной по глубине температуры воды погружающимся измерительным комплексом. Проведено сравнение двух методов определения температуры — классический контактный на основе показаний высокоточного термистора, находящегося в контакте с корпусом измерительного прибора, и параметрической идентификации дифференциально-разностной модели переноса тепла с решением обратной задачи теплопроводности. При этом на основе восстановленного теплового потока, скорости погружения и заранее рассчитанной гидродинамической модели обтекания измерительного комплекса восстанавливается температура воды с учетом тепловой инерции, свойственной контактному методу. Метод параметрической идентификации по сравнению с классическим показал значительное снижение неопределенности температуры воды и рассчитываемой на её основе скорости звука. Полученные результаты могут быть использованы для более точного исследования морского дна и определения расстояния до далеких объектов под водой