Το διοξείδιο του άνθρακα (CO2) αποτελεί ένα πολύ μικρό ποσοστό της ατμόσφαιρας (περίπου 0,04%), αλλά έχει σημαντικό αντίκτυπο στο κλίμα καθώς αποτελεί «αέριο του θερμοκηπίου». Το φαινόμενο του θερμοκηπίου είναι μια φυσική διαδικασία που θερμαίνει την επιφάνεια της Γης, χωρίς το οποίο η μέση θερμοκρασία θα ήταν -18˚ C, σε σχέση με τους 15 ֯C που έχουμε σήμερα.

.

Όταν η ενέργεια του ήλιου φτάνει στη Γη, ένα μέρος της αντανακλάται πίσω στο διάστημα και το υπόλοιπο απορροφάται, θερμαίνοντας τον πλανήτη. Στη συνέχεια, η Γη εκπέμπει αυτή την ενέργεια ως θερμότητα. Τα αέρια του θερμοκηπίου όπως το CO2, το μεθάνιο και οι υδρατμοί στην ατμόσφαιρα παγιδεύουν μέρος αυτής της θερμότητας, εμποδίζοντάς την να διαφύγει στο διάστημα. Αυτή η παγιδευμένη θερμότητα συμβάλλει στο να ζεσταίνεται ο πλανήτης ώστε να διατηρείται η ζωή.

.

Το CO2, παρά τη μικρή του συγκέντρωση, είναι απίστευτα αποτελεσματικό στην παγίδευση της θερμότητας. Κάθε μόριο CO2 είναι δομημένο έτσι, ώστε να απορροφά την υπέρυθρη ακτινοβολία (θερμότητα) που εκπέμπεται από τη Γη. Μόλις απορροφηθεί, η θερμότητα αυτή επανεκπέμπεται προς όλες τις κατευθύνσεις, θερμαίνοντας την ατμόσφαιρα. Αυτό το χαρακτηριστικό καθιστά το CO2 ισχυρό αέριο του θερμοκηπίου, ακόμη και σε μικρές ποσότητες. Γιατί όμως γίνεται αυτό;

.

Τα αέρια του θερμοκηπίου, αλληλεπιδρούν με την υπέρυθρη ακτινοβολία λόγω της μοριακής ασυμμετρίας τους και «την παγιδεύουν». Αντίθετα, αέρια όπως το άζωτο, το οξυγόνο και το αργό, που αποτελούν πάνω από το 99% της γήινης ατμόσφαιρας, είναι ως επί το πλείστον ανενεργά στο υπέρυθρο. Αυτό συμβαίνει επειδή οι μοριακές δομές τους δεν διαθέτουν ασυμμετρία, καθιστώντας τα σχεδόν διαφανή στη θερμική ακτινοβολία.

.

Από τη Βιομηχανική Επανάσταση, οι ανθρώπινες δραστηριότητες όπως η καύση ορυκτών καυσίμων, έχουν αυξήσει τα επίπεδα του ατμοσφαιρικού CO2 κατά πάνω από 40%. Αυτή η αύξηση μπορεί να φαίνεται μικρή σε απόλυτους αριθμούς (σε σχέση με το σύνολο της ατμόσφαιρας), αλλά ενισχύει σημαντικά το φαινόμενο του θερμοκηπίου, οδηγώντας στην υπερθέρμανση του πλανήτη.

.

Τα σημερινά επίπεδα CO2 είναι τα υψηλότερα των τελευταίων πολλών εκατομμυρίων ετών.