本文在全球海洋环流模式MOM4的基础上，建立了一个全球三维模式海洋模式碳循环模式(BCCOM)，试验结果分析表明，该模式结果与MOM4模拟结果相比，更能真实的反映海洋碳循环的分布情况。 BCCOM模式在气候场强迫下的模拟结果显示，温度与盐度的海表分布和垂直廓线与观测事实的对比分析看，吻合相对较好。由于模式中含有海冰模式，全球年平均温度纬向平均分布与观测值有一定的偏差，这主要表现在同等深度模拟的海温明显要高于观测值3℃。温度模拟值比实际观测值要低1-2℃，差异最大的存在于500-2000m区域，这较MOM4来说有很大的提高。而盐度所反映的结果是与观测一致的，海表副热带海区高盐水舌模拟结果与观测形势一致，低盐水舌深度过深这个特点也在此体现出来，但同时也存在一些偏差如在表层区域，盐度模拟值偏低，在500-1750m时，盐度模拟值偏高。总体上，说明了BCCOM模式的研究对于模拟主动示踪物是一个可信赖的工具。 利用BCCOM模式对工业革命前海洋中营养物的自然分布进行了数值模拟，分析了海洋中磷酸盐(PO4)，氧(O2)，溶解无机碳(DIC)和碱(ALK)等营养物的分布特征。在赤道地区，DIC的浓度值较小，而在中高纬地区，浓度值较大，这正好与温度的分布状况是相反的。在赤道东西太平洋的DIC值较小，除了内陆海地区，最小浓度值大约在1.6mol/m3，而浓度最高值在南半球，大约在2.2mol/m3。DIC的分布主要是受到物理过程的影响，DIC与营养物PO4，ALK的分布是非常类似的。也同时对海气表面的分压差进行了模拟，几个全球海洋CO2的主要吸收区在西北太平洋(120°E～150°E，30°N～50°N)，南太平洋(150°E～150°W，50°S～70°S)，北冰洋(120°E～150°W)，其分压差也都低于240uatm。 使用CFC-11和CFC-12对BCCOM模式吸收、转移和存储被动示踪物能力进行检验。模式结果表明，CFC-11和CFC-12的水平分布特点主要表征了其受海表温度的影响较大，而通过对CFC-11和CFC-12的垂直断面的模拟结果与观测事实对比分析表明，加入海洋碳循环过程后，BCCOM模式更能真实地反应被动示踪物的经向输送路径，基本与观测资料一致。