大气 CO2 浓度不断增高导致全球气温明显上升， 作为影响大气 CO2 浓度的重要过程，碳循环成为全球气候变化研究的焦点，碳平衡是其中的核心
问题，它由碳固定与碳释放两个过程组成，
大气中二氧化碳（CO2）、臭氧（O3）、甲烷（CH4）、氧化亚氮（NO）等浓度的增加，就像在地球周围大气中罩了一层
玻璃，使得太阳辐射到地表的热量难以向空中散发，导致近地表的温度增高，造成温室效应。其中，最重要的因素是CO2 浓度的增高，CO2 有吸热和隔热的特点，因此也被称为温室气体。最近的150 年来，大气CO2 浓度已从280×10－8 上升到400×10－8，导致全球平均气温上升了约0.7℃，灾害性天气频发，且强度加大。大量科学论证表明，如果大气温度上升超过2℃，地球上的生命将岌岌可危。
2015 年12 月22 日，美国国家
航空航天局（NASA）公布了首张全球CO2 分布图，其中中低纬度部分地区的大气CO2 浓度突破了400×10－8。2019 年5 月夏威夷莫纳罗亚天文台观测到大气层CO2 浓度达到了415.26×10－8，这是人类有史以来首见。
全世界的科学家已达成共识：CO2 排放增加会导致全球气候变暖、极端天气增多，从而使南北极积雪融化、海平面上升、极端旱涝灾害频发、沿海三角洲被淹没等。根据100 个野外站点的观察，科学家们估计，从2003 年到2017 年，全球变暖导致的北部多年冻土层融化释放的碳，比植被吸收的量平均每年多出6×1011 千克。
到目前为止，人类使用煤炭、石油、天然气等化石燃料所产生的以CO2 为主的温室气体排放，被认为是导致近150 年来大气CO2 浓度急剧上升和全球变暖的主要推手。
