Een koolstofput is een natuurlijk of kunstmatig reservoir dat de koolstof van de atmosfeer absorbeert en opslaat met behulp van fysische en biologische mechanismen. Steenkool, olie, natuurlijke gassen, methaanhydraat en kalksteen zijn allemaal voorbeelden van koolstofputten. Na langdurige processen en onder bepaalde omstandigheden hebben deze putten gedurende millennia koolstof opgeslagen. Door het gebruik van deze als fossiel beschouwde hulpbronnen wordt de daarin opgeslagen koolstof echter weer in de atmosfeer uitgestoten. Tegenwoordig zijn er andere koolstofputten in het spel: humushoudende bodems (zoals veengebieden), bepaalde vegetaliserende milieus (zoals de vorming van bossen) en natuurlijk bepaalde biologische en fysische processen die in een marien milieu plaatsvinden.
Deze processen vormen de bekende “oceaankoolstofpomp”. Deze bestaat uit twee compartimenten: een biologische pomp* die via het voedselweb koolstof aan de oppervlakte naar de zeebodem overbrengt (en daar op lange termijn wordt opgeslagen), en de fysische pomp* die het gevolg is van de oceaancirculatie. In de poolgebieden stroomt water met een grotere dichtheid naar de diepzee, waarbij opgeloste koolstof wordt meegesleurd. In feite slaat het water op hoge breedtegraden gemakkelijker CO2 op, omdat lage temperaturen het oplossen van atmosferisch CO2 vergemakkelijken (vandaar het belang van de poolgebieden in de koolstofcyclus). De hoeveelheid koolstof die door deze mechanismen wordt opgeslagen, is moeilijk te bepalen, maar naar schatting concentreert de oceaan 50 keer meer koolstof dan de atmosfeer. Volgens sommige wetenschappers zijn de Diepe Zee en haar waterkolom wellicht de grootste koolstofput op aarde, maar is de toekomst ervan op grote schaal nog onbekend. Door de verzuring van de oceaan zou dit proces bovendien minder efficiënt kunnen worden door een gebrek aan beschikbare carbonaten*.
Wanneer we het over koolstofopslag hebben, is het begrip tijd van cruciaal belang. De biologische pomp is gevoelig voor verstoringen. Daardoor kan hij worden gedestabiliseerd en opnieuw koolstof afgeven aan de atmosfeer.
De fysische pomp werkt op een andere tijdschaal. Hij is minder gevoelig voor verstoringen, maar hij wordt wel op lange termijn beïnvloed. Als de machine eenmaal is geactiveerd, zal het moeilijk zijn hem te stoppen. De koolstof die door de oceaancirculatie naar de diepzee wordt overgebracht, wordt tijdelijk aan de oppervlaktecyclus onttrokken, maar dit proces is vrij slecht gekwantificeerd. En wat zal deze koolstof, na een reis van enkele honderden jaren, worden wanneer deze wateren weer boven water komen?