海洋在全球碳循环中起着极其重要的作用，海洋是地球上最大的碳库。海洋储存碳是大气的60倍，是陆地生物土壤层的20倍。海洋中的碳主要以溶解无机碳(DIC)、溶解有机碳(DOC)、颗粒有机碳(POC)等形式存在，以溶解无机碳居多。海洋碳循环是碳在海洋中吸收、输送及释放的过程，主要包括CO2的海-气通量交换过程、环流过程、生物过程和化学过程。海洋碳循环可以分为三个方面。第一方面是“碳酸盐泵”，就是大气中的CO2气体被海洋吸收，并在海洋中以碳酸盐的形式存在；第二方面是“物理泵”，即混合层发展过程和陆架上升流输入，它与海洋环流密切相关；第三方面是“生物泵”，即生物净固碳输出，它是浮游植物光合固碳速率减去浮游植物、浮游动物和细菌的呼吸作用速率，也就是通过生物的新陈代谢来实现碳的转移，在海洋中主要是通过海洋浮游植物的光合作用来实现的。