海洋在全球碳循環中起著極其重要的作用，海洋是地球上最大的碳庫。海洋儲存碳是大氣的60倍，是陸地生物土壤層的20倍。海洋中的碳主要以溶解無機碳(DIC)、溶解有機碳(DOC)、顆粒有機碳(POC)等形式存在，以溶解無機碳居多。海洋碳循環是碳在海洋中吸收、輸送及釋放的過程，主要包括CO2的海-氣通量交換過程、環流過程、生物過程和化學過程。海洋碳循環可以分為三個方面。第一方面是“碳酸鹽泵”，就是大氣中的CO2氣體被海洋吸收，并在海洋中以碳酸鹽的形式存在；第二方面是“物理泵”，即混合層發展過程和陸架上升流輸入，它與海洋環流密切相關；第三方面是“生物泵”，即生物凈固碳輸出，它是浮游植物光合固碳速率減去浮游植物、浮游動物和細菌的呼吸作用速率，也就是通過生物的新陳代謝來實現碳的轉移，在海洋中主要是通過海洋浮游植物的光合作用來實現的。