海洋碳汇的精准量化是全球碳收支评估与气候变化研究的核心科学问题，但受制于物理-生物过程耦合的不确定性及历史基准缺失等挑战。在本研究中，我们利用碳同位素耦合模式，围绕海洋碳循环中碳-14多源信号解耦、Suess效应过程解析与海洋人为碳汇重估等重要问题，通过融合大气碳-14历史观测、多同位素数据同化和贝叶斯反演技术，减少海洋碳汇和Suess效应估计的不确定性。我们提出一种“自上而下”的海洋碳-14信号分离新方法，实现自然背景、核爆脉冲与Suess效应的正交解耦，从而更准确的约束海洋通风过程；基于碳-14和碳-13多同位素数据协同约束，建立工业革命前海洋碳同位素稳态基准场。最后，在优化海气通量交换速率、优化生物泵效率及酸化过程影响浅层海洋（0–200m）碳同位素变率的基础上，实现对全球海洋人为碳汇跨年代际变化的高置信度估算并对海洋Suess效应的变化和影响机制进行解析。本研究的多同位素约束方法对未来不同排放场景的海洋碳汇预测有重要的参考意义。