Ilmaston lämpenemiseen on neljä suurta syytä: öljy, kaasu, kivihiili ja metsien väheneminen. Fossiilisten polttoaineiden käytön jatkuva kasvu vapauttaa maasta suuria määriä hiiltä, joka päätyy hiilidioksidina ilmakehään. Hiilidioksidipäästöjä kasvattaa lisäksi maailman metsien pieneneminen, maatalous ja biomassan poltto.
Ilmakehän hiilidioksidipitoisuuden kasvu johtuu hiiltä sisältävien polttoaineiden käytöstä. Hiilen kiertokulkua tutkineen Helsingin yliopiston professorin Juha Karhun mukaan ihmiset päästävät ilmakehään nykyisin noin 7,6 gigatonnia hiiltä vuosittain. Koko tämä hiilimäärä siirtyy ilmakehään hiilidioksidina.
Hiilidioksidipitoisuuksien ennustaminen on epävarmaa, koska se riippuu voimakkaasti fossiilisten polttoaineiden käytöstä, sanoi Karhu. Jos ilmakehän hiilidioksidipitoisuus haluttaisiin vakauttaa nykyiselle tasolle, pitäisi päästöt pudottaa murto-osaan nykyisestä. Nykyisellä päästötasolla ilmakehän CO2-pitoisuus kasvaa noin kaksinkertaiseksi.
-- Fossiilisten polttoaineiden polton synnyttämä hiilikuorma on 6,1 gigatonnia hiiltä ja metsien tuhoutumisen aiheuttama lisä noin 1,5 gigatonnia hiiltä. Määrät ovat selvästi suurempia kuin tulivuoritoiminnan ja rapautumisen antama luonnonkierron lisä, joka on noin 0,2 gigatonnia hiiltä vuodessa, sanoi Karhu. Valtameret ja biosfääri pystyvät Karhun mukaan poistamaan hiilidioksidia ilmasta vain hyvin hitaasti. Siksi pitoisuuden kasvu jatkuu pitkään. Prosessien hitauden takia ilmakehän hiilidioksidipitoisuus on noussut teollisen vallankumouksen jälkeen voimakkaasti, noin 280 miljoonasosasta noin 370 miljoonasosaan.
-- Polttoaineiden käytön jatkuessa pitoisuuden nousukin jatkuu. Fossiilisten polttoaineiden rajallinen määrä antaa ehdottoman ylärajan pitoisuudelle ja hiilidioksidipiikin kestolle, Karhu totesi.
Karhun mukaan on hyvin mahdollista, että maapallon kaikki fossiilisten polttoaineiden varat käytetään seuraavien vuosisatojen kuluessa. Tässä skenaariossa ilmakehän hiilidioksidipitoisuus nousee huipussaan 3--6-kertaiseksi nykyiseen nähden.
-- Palautuminen tapahtuu pääosin seuraavien tuhansien vuosien kuluessa, mutta ihmisen vaikutusta edeltävälle tasolle hiilidioksidi palautuu vasta muutaman miljoonan vuoden kuluttua, sanoi Karhu.