Ο ωκεανός λειτουργεί ως η μεγαλύτερη ενεργή αποθήκη άνθρακα της Γης, απορροφώντας ungefähr 25-30% του ανθρακικού διοξείδου που εκπέμπουν οι άνθρωποι. Αυτή η μεταφορά συμβαίνει μέσω πολλαπλών διασυνδεδεμένων φυσικών και βιολογικών διεργασιών:
Στην επιφάνεια του ωκεανού, μόρια CO₂ διαλύονται απευθείας στο θαλάσσιο νερό. Αυτή η φυσική διαδικασία εξαρτάται από τη διαφορά μερικής πίεσης μεταξύ ατμοσφαιρικού CO₂ και διαλυμένου CO₂ στα επιφανειακά νερά, επηρεαζόμενη από την ταχύτητα ανέμου (η οποία ενισχύει την ανάμιξη), την επιφανειακή θερμοκρασία θαλάσσης (ψυχρότερο νερό κρατάει περισσότερο αέριο), και την επιφανειακή ταραχή.
Μόλις διαλυθεί, το CO₂ αντιδρά με το νερό σχηματίζοντας ανθρακικό οξύ, το οποίο διασπάται σε βιοκαρβονικό (HCO₃⁻) και καρβονικό (CO₃²⁻) ιόντα. Ψυχρά, πυκνά νερά στις υψηλές γεωγραφικές πλάτες απορροφούν περισσότερο CO₂ και καταδύουν, μεταφέροντας άνθρακα στον βαθύ ωκεανό σε μια διαδικασία που ονομάζεται αντλία διαλυτότητας.
Τα φυτικοπλάγκτονα—μικροσκοπικές θαλάσσιες φύκους—φωτοσυνθετούν χρησιμοποιώντας διαλυμένο CO₂, μετατρέποντας τον ακατάλληλο άνθρακα σε οργανική ύλη. Όταν αυτοί οι οργανισμοί πεθαίνουν ή καταναλώνονται, ένα κλάσμα αυτού του άνθρακα καταδύει ως «θαλάσσια χιόνι» στον βαθύ ωκεανό και τα ιζηματώδη έδαφη, αποθηκεύοντας άνθρακα για αιώνες έως χιλιετίες.
Θαλάσσιοι οργανισμοί όπως τα κοκκολιθόφορα, τα φοραμιниφέρα και τα κοραλλιά χτίζουν καρβονικά αλατα (CaCO₃) κελύφη και σκελετός. Όταν πεθαίνουν, αυτές οι δομές καταδύουν, αν και η διαδικασία απελευθερώνει επίσης CO₂ πίσω στο νερό, δημιουργώντας μια πολύπλοκη ανατροφοδότηση.
Αυτή η ωκεανική απορρόφησης άνθρακα έχει μειώσει σημαντικά την συσσώρευση ατμοσφαιρικού CO₂ και την παγκόσμια θερμοκρασία. Ωστόσο, έρχεται με κόστος: η αύξηση διαλυμένου CO₂ μειώνει το pH του ωκεανού (οξέωση ωκεανού), απειλώντας τους σκελετωδείς οργανισμούς και τα θαλάσσια οικοσυστήματα. Η κατανόηση αυτών των διαδικασιών είναι κρίσιμη για την κλιματική μοντελοποίηση και την πρόβλεψη μελλοντικών ανατροφοδοτήσεων του κύκλου του άνθρακα.
