海洋在调节全球气候变化，特别是吸收二氧化碳等温室效应气体方面作用巨大。人类活动每年向大气排放的二氧化碳总量达55亿吨，其中约20亿吨被海洋所吸收，陆地生态系统仅吸收7亿吨左右。
通过增加海洋的碳汇能力，发展海洋低碳技术，可以在一定程度上缓解化石能源消费造成的全球气候变化问题，将进一步推进我国经济结构调整，转变经济增长方式，有利于建设资源节约型、环境友好型社会。海洋覆盖地球表面的70.8%，是地球上最重要的“碳汇”聚集地。
据目前测算，地球上每年使用化石燃料所产生的二氧化碳约13%为陆地植被吸收，35%为海洋所吸收，而其余部分暂留存于大气中。因此，利用海洋的固碳作用，发展海洋低碳技术，对实现我国40%～45%的减排战略目标至关重要。
海洋的碳汇能力地球上的碳元素主要存在于大气圈、水圈、岩石圈、生物圈中。虽然全球的碳元素主要以碳酸盐岩石的形式存在于地壳中，但其中的碳元素几乎处于静止状态，较少参与碳循环。
所以，海洋是除地质碳库外最大的碳库，也是参与大气碳循环最活跃的部分之一，海洋的固碳能力约为4000万亿吨，年新增储存能力约5亿～6亿吨，碳元素在海洋中主要以颗粒有机碳、溶解有机碳和溶解无机碳三种主要形态存在。海洋在调节全球气候变化，特别是吸收二氧化碳等温室气体效应方面作用巨大。
人类活动每年向大气排放的二氧化碳总量达55亿吨，其中约20亿吨被海洋所吸收，陆地生态系统仅吸收7亿吨左右。温室气体引起的全球气候变化，备受国际社会关注。
虽然目前就大气中碳浓度增加是否造成全球温度的升高，以及是否会影响到未来的气候变化等问题，在学术界中还存在着广泛的争议。但可以确认：二氧化碳是碳元素在自然界“碳库”之间传输的最主要形式，是人类活动影响气候的最重要的温室气体。
因此，通过增加海洋的碳汇能力，发展海洋低碳技术，可以在一定程度上缓解化石能源消费造成的全球气候变化问题，将进一步推进我国经济结构调整，转变经济增长方式，有利于建设资源节约型、环境友好型社会。通常把吸收大气二氧化碳的区域称为“碳汇”，反之，向大气释放二氧化碳的区域称为“碳源”。
二氧化碳在较短时间尺度上（譬如几年甚至几十年）的聚集存储称为“碳汇聚”。在较长时间尺度上（譬如千年以上量级）稳定聚集存储称为“碳固定”。
研究表明，自20世纪70年代以来，全球海洋一直是大气二氧化碳的“净汇”。但海洋吸收或释放二氧化碳的能力在不同海域中是非常不均匀的，赤道太平洋是最大的海洋二氧化碳“源”。
其原因是该区域富含二氧化碳的水体上升，水温升高，造成海水中二氧化碳向大气释放。全球海洋主要的碳汇区分布在较冷的大洋区域。
表层海水温度越低，其吸收二氧化碳的能力越强，碳汇的强度也就越大。北大西洋、北太平洋是大气二氧化碳最重要的碳汇地，原因在于墨西哥湾流和北大西洋暖流将温暖的表层海水向北输送，海水逐渐变冷，从而不断从大气中吸收二氧化碳。
南大洋是另一个重要的二氧化碳汇聚区域，那里同样存在寒冷的表层水沉降，且生物生产力较高。由于南大洋上空的持续强风使该海区成为一个完美的温室气体吸收器，南大洋仅占全球海洋面积的6%，但吸收的二氧化碳却占到海洋吸收总量的40%。
中国临近的渤海、黄海、东海和南海按自然疆界为473万平方公里，其海洋生态系统的区域碳循环在全球碳循环过程中占有重要地位。以年为尺度，渤海、黄海、东海、南海均表现为大气二氧化碳的“汇”。
海洋科技界比较公认的研究结果为：渤海每年可从大气中吸收284万吨碳，黄海每年吸收900万吨左右，东海可吸收2500万吨，南海可达到2亿吨左右。海洋的固碳机理海洋与大气中二氧化碳的界面交换决定于气体分压规律，二氧化碳从高分压向低分压界面转移，而且气体在水中的溶解度随水温降低而升高。
因此，海洋在低温水域，大气二氧化碳分压高于表层海水，并借助风驱动的波浪搅动作用，二氧化碳从大气进入海水，在海水中以二氧化碳—碳酸盐体系的形式存储，形成海洋的碳汇；而在高温水域，表层海水二氧化碳分压高于大气二氧化碳的分压时，二氧化碳从海水释放到大气，形成海面碳源。1. 物理泵海—气界面的气体交换过程以及二氧化碳从海洋表面向深海输送的水动力过程称为“物理泵
