Der Begriff bezeichnet den Transport organischen Kohlenstoffs mittels Sedimentation in die Tiefen der Meere, wo er sich als Sediment ablagert. Zunächst bindet das Phytoplankton CO₂ im Rahmen der Photosynthese und wandelt es in organischen Kohlenstoff um. Der Großteil dieses Kohlenstoffs wird aber durch Respiration wieder freigesetzt, und zwar vom Phytoplankton selbst oder von Zooplanktern und Bakterien, die sich von lebendem oder abgestorbenem Phytoplankton ernähren. Findet die Respiration nahe der Wasseroberfläche statt, kann das freigesetzte CO₂ wieder an die Atmosphäre abgegeben werden. Nur ein winziger Teil der nahe der Meeresoberfläche produzierten organischen Masse sinkt ins Tiefenwasser, das nicht saisonal mit der Atmosphäre in Kontakt kommt, unterhalb der permanenten Sprungschicht. Nur dieser Teil des bei der Primärproduktion entstehenden organischen Kohlenstoffs bindet atmosphärisches CO₂ dauerhaft und wird als CO₂-Pumpe bezeichnet.