海洋是地球表层最大的碳储库，通过物理、生物、化学、地质等途径，可以有效吸收大气二氧化碳并储存于深海水体和海底。然而，海洋碳循环的过程与机制十分复杂，涉及海洋、大气、陆地、生物、岩石等地球多圈层之间的相互作用。利用海洋的多种碳泵过程，有望开发出高效、经济、规模化的碳增汇技术和实施方案，提供基于海洋的“碳中和”路径，相关研究的基础理论和技术设备研制属于国际最前沿方向，一旦成功有望占据国际制高点。

我国科学家引领提出海洋碳循环的“四泵(BCP-CCP-MCP-SCP)融合”理论体系。在此基础上，进一步提出海洋“新碳”/“老碳”的概念。“新碳”指年龄偏新(百年以内)、明显受 1950 年以来强烈的人类活动影响的碳，往往只触及几百米以浅的海洋上层，与溶解度泵和生物碳泵等“快循环”过程紧密联系；而“老碳”指年龄偏老(百年、千年或更长时间)的碳，主要赋存于深部海水和海底，更多涉及微型生物碳泵和沉积碳酸盐泵等“慢循环”过程。

“新碳”和“老碳”在特定条件下可以相互迁移、转换，海洋深部的碳循环一般比上层的缓慢，但可以发生快速变化、进入人类时间尺度。通过从陆地河流、近岸浅海、到远洋深海，从低纬热带到高纬极地的跨时空尺度、跨圈层的海洋碳循环研究，深入理解“新碳”/“老碳”之间的迁移和转变机制，有望建立海洋碳循环多时间尺度过程与机制的创新理论和方法，揭示“新碳-老碳”循环与气候变化的关系，为预测大气 CO ₂ 等温室气体和未来气候系统自然变化趋势提供科学依据。

如果能够将“新碳”移除或者转变成“老碳”，长时间不参加碳循环，就可以达到“有效”海洋碳中和的目的。因此，建立海洋碳循环多圈层过程的实时连续观测和监测，研发“新碳转换增汇”和“老碳封存增汇”技术路线，开展陆海统筹生态负排放、海洋牧场综合负排放、海洋碱化增汇等生态环境工程示范，创建“四泵融合”海洋综合储碳的海洋负排放(ONCE)中国方案，将有助于实现我国碳达峰和碳中和的战略目标。