海洋の生態系を構成している主要な生物(植物プランクトンや動物プランクトンなど)と非生物(無機態栄養塩や有機物など)を構成要素とし、主に食物連鎖等に基づいて、これらの構成要素間の相互作用を数式化した上で、生体元素である炭素、窒素及びリンを指標として、生物等の現存量や相互作用の物質循環量を算出する数値モデルのことである. さらに一連の過程でDOの生産(例えば植物プランクトンの光合成による)や消費(例えば生物の呼吸や有機物の分解による)が評価される.