Una de las primeras evidencias de que los seres humanos están alterando la composición de la atmósfera se observa en las medidas del dióxido de carbono atmosférico. Entre 1973 a 1985 la concentración de dióxido de carbono (expresada en partes por millón por volumen) en la atmósfera terrestre ha aumentado de 320 a 350. Medidas más recientes muestran valores que sobrepasan las 350 partes por millón.
A lo largo del año las concentraciones de CO2 varían. Ascienden alcanzando un máximo en abril o mayo y descienden alcanzando un mínimo en julio. Esta variación corresponde a la absorción de las plantas durante la estación de crecimiento y a la emisión neta de este gas de nuevo a la atmósfera durante el decaimiento de la vegetación fuera de la estación de crecimiento. La observación de los mapas de vegetación para los meses de enero y julio nos permite explicar las diferentes amplitudes en diferentes localidades de la Tierra. Sin embargo, independientemente de la localización, la evidencia sostiene que la tendencia en las concentraciones es ascendente.
El máximo se alcanza en mayo porqué es primavera en el hemisfério norte y a pesar de ser otoño en el hemisferio sur hay más tierra y vegetación en el hemisfério norte que en el sur.
La oscilación anual de CO2 es muy variable. Puede duplicarse o reducirse a la mitad de un año para otro. El intercambio neto entre la atmósfera y la vegetación terrestre sufre oscilaciones interanuales de varios petagramos (10 15 gr.) de carbono. Estas variaciones dependen de anomalías en la temperatura del suelo, en el espesor de la nieve invernal, en la mayor o menor sequía del verano, etc., que afectan al desarrollo de la vegetación y a los procesos biológicos de los suelos. Los cambios ligados al Niño parecen tener también una influencia compleja. Por ejemplo, se calcula que en 1997, año del Niño y de sequía en el sureste asiático, el incremento de CO2 se duplicó porque en Indonesia los incendios arrasaron un millón de hectáreas de terreno, casi todas correspondientes a turberas tropicales de alto contenido de carbono. Por esa causa la emisión global fue entre un 13% y un 40 % superior a la normal.
Superpuesta a la onda anual hay una clara tendencia al aumento en la concentración de CO2 causada por la quema de combustibles fósiles, en las centrales electricas y en la automoción.
Otra de las principales causas es la deforestación (el proceso de desaparición de los bosques o masas forestales, fundamentalmente causada por la actividad humana). Ésta, es directamente causada por la acción del hombre sobre la naturaleza, principalmente debido a las talas realizadas por la industria maderera, así como para la obtención de suelo para cultivos agrícolas.
Una de las consecuencias importantes de la deforestación es que muchas empresas talan árboles en lugares que son fundamentales para el desarrollo de algunas especies en peligro de extinción, o únicas en ese dicho lugar, y, muchas veces, los mismos bosques donde se tala son una importante fuente hídrica.
Otra consecuencia de la deforestación es la desaparición de sumideros de CO2, reduciéndose la capacidad del medio de absorber las ingentes cantidades de este gas causante del efecto invernadero, y agravando el problema del calentamiento global.
El hecho de que el CO2 sea un gas de efecto invernadero y que este directamente ligado al calentamiento global y al cambio climático hace que sea importante adoptar medidas para evitar su concentración en la atmósfera.