ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي (CO2) هو المادة الخام للالمصنع الضوئي لتجميع الكربوهيدرات. ويمكن أن تزيد زيادة منتجات التمثيل الضوئي، مما يعود بلا شك بالفائدة على الإنتاج الزراعي. وفي الوقت نفسه، هو غاز له تأثير دفيئة وله تأثير مهم على توازن حرارة الأرض. ولذلك، فإن زيادة هذه الزيادة تؤثر على الزراعة من خلال التأثير على تغير المناخ. وبالإضافة إلى ذلك، هناك غازات نزرة ذات تأثير دفيئة في الغلاف الجوي مثل الميثان، وكلوروفلوروكربونات، وأول أكسيد الكربون، والأوزون، وما إلى ذلك. ويمثل دور ثاني أكسيد الكربون في مجموع آثار الدفيئة حوالي النصف، والباقي هو آثار الغازات النزرة المختلفة المذكورة أعلاه.
وينزع تركيز ثاني أكسيد الكربون إلى الزيادة عاما بعد عام. وفي الخمسينات، كان متوسط درجة الكتلة السنوية حوالي 315×10 (-6)، وفي أوائل السبعينات، ارتفع إلى 325×10 (-6)، تجاوز 345×10 (-6). زيادة سنوية من 1.0-1.2×10 (-6)، أو معدل نمو سنوي حوالي 0.3٪. واستناداً إلى معظم نتائج القياس، كان الجزء الكتلي من ثاني أكسيد الكربون قبل الثورة الصناعية 275×10 (-6).
والسبب الرئيسي في زيادة تركيز ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي هو استغلال واستخدام الوقود الأحفوري على نطاق واسع بعد التصنيع. ومنذ عام 1860، بلغ متوسط معدل النمو السنوي لثاني أكسيد الكربون المنبعث من الوقود المعدني المحترق 4.22 في المائة، وبلغ إجمالي انبعاثات أنواع الوقود المختلفة نحو 5 بلايين طن سنويا في السنوات الثلاثين الماضية.
وثمة سبب رئيسي آخر لزيادة ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي هو قطع الأشجار من أجل الوقود. وكانت الغابات في الأصل "خزانا" رئيسيا في دورة الكربون في الغلاف الجوي. كل متر مربع من الغابات يمكن استيعاب 1-2 كجم من ثاني أكسيد الكربون. وتحول إزالة الغابات "المجمع" الأصلي لثاني أكسيد الكربون إلى "مصدر" آخر لانبعاثات ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي. ووفقا لتقديرات منظمة الأغذية والزراعة العالمية (الفاو، 1982)، كان يحصد نحو 2.4 بليون متر مكعب من الخشب كل عام في أواخر السبعينات، نصفها تقريبا قد أحرق كحطب للوقود، ويمكن أن تصل الزيادة الناتجة عن ذلك في الجزء الكتلي من ثاني أكسيد الكربون إلى 0.4×10 (- 6) حولها.
ووفقا للتحليل الشامل المذكور أعلاه، إذا استخدمت الزيادة الحالية في تركيز ثاني أكسيد الكربون وغيره من غازات الدفيئة بحلول الثلاثينات، فإن الأثر الإجمالي للزيادة في ثاني أكسيد الكربون وغيره من غازات الدفيئة سيكون معادلا لمضاعفة تركيز ثاني أكسيد الكربون قبل التصنيع، مما يمكن أن يسبب ارتفاع درجة الحرارة العالمية بمقدار 1.5 إلى 4.5 درجة مئوية يتجاوز معدل الاحترار الذي حدث في تاريخ البشرية. ومع ارتفاع درجة الحرارة، قد تتقلص القمم الجليدية في القطبين، ويمكن للثلوج الذائبة أن ترفع مستوى سطح البحر بمقدار 20-140 سم، الأمر الذي سيكون له تأثير مباشر خطير على المدن الساحلية.