海洋碳循環是海洋生態系統的主要的控制因素之一。它是整個海洋生態系統的脈絡,海洋碳循環及其對全球變化的影響,影響著地表貢獻碳的變化,不同海洋地區的生物的誘發的反饋機制,這是海洋演化和全球變化的重要組成部分。

一、碳源
碳在海洋圈中的來源分兩類:一是從大氣中運入海洋的碳;另一個是從海洋內部產生出來的碳。
(1)大氣中運入海洋的碳
大氣層是海洋最大的碳源,從大氣運入海洋的主要碳物質有二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、氫氣(H2)等。大量的CO2從大氣中揮發到海洋,使空氣中的CO2濃度穩定。大氣中其它微量物質也進入海洋,如氮氣(N2)、乙烯(ET)、二氧化氮(NO2)、硫化物(S2)等,這些物質被稱為其它碳,是負責海洋營養物質的來源。
(2)海洋內部的碳
海洋內部的碳循環有三大方面,一是營養物質的作用;二是海洋生物耗竭碳物質的作用;三是海洋沉積物的碳平衡作用。
1.營養物質的作用
營養物質是海洋是海洋碳循環重要的組成部分,營養物質主要指氮、磷、硅等,海洋中的營養物質來源有兩個:即從大氣層的大氣的溫室氣體的氣溶膠和受到氣溶膠的地面沉積物。
2.海洋生物耗竭碳物質的作用
海洋生物藉由其特有的葉綠素光合作用,將大氣中CO2代謝為其個體所需要的生物碳質物質,形成新陳代謝,經過碳匯出去,成為消耗大氣中CO2的主要環節,可以顯著地減少大氣中的CO2濃度。
3.海洋沉積物的碳平衡作用
一切生物死亡,或在各種海洋污染因素的影響以及物理作用下,他們會最終沉積下來,形成海洋沉積物,進而使其中的碳物質進入到海洋的深處,被長期的儲存,其中的碳物質準備了下一次的碳循環,從而實現碳的可持續利用。
二、碳儲存
在海洋將中大氣中碳源轉移到海洋生物、葉綠體和沉積物后,海洋便變成了一種碳庫。從海洋循環出的大都數的碳僅僅直接被稱作海洋的碳循環;而在海洋被儲存的碳是激勵著延長的時間尺度的海洋碳庫(OCO)。
1.海水碳儲存
(1)大氣中運入海洋的碳在海洋中的儲存時間很短暫,只有幾個月,大部分碳物質會被直接的溫室氣體吸收,而進一步的在海洋里進行短期的循環,比如在海水中使CO2溶解成碳酸(CO32-),碳酸會隨著幾個月到幾年的空間時間尺度在深海地帶輸送,并最終沉積成為海洋沉積物。
(2)液體海水中的碳物質,比如營養物質、有機物等,也可以在海水中的常壯的大氣-海洋水循環中儲存很多的碳,它們可以在幾天內自