人類目前已經處在幾百萬年來二氧化碳濃度最高的時候，這并不是開玩笑。2019年，全球平均大氣二氧化碳（CO2）為百萬分之409.8（簡稱ppm），至少在過去的80萬年中，沒有年份比這更高，實際上，根據回溯的氣候資料（如南極冰芯）分析，上一次地球大氣中的CO2含量達到這一高度是在三百萬年前，當時溫度比工業化前時代高2–3攝氏度（簡稱度，下同），并且海平面高比今天高15–25米。

根據英國氣象局（Met Office）的最新消息，2021年，全球大氣層中二氧化碳濃度再創曆史新高——根據美國夏威夷莫納羅亞天文台（MLO）最新的測量結果顯示，今年2月和3月初有幾天地球大氣層中的二氧化碳濃度超過了417ppm，而工業化前的水平約為278ppm。

由于現在還是3月，地球大氣層中的二氧化碳濃度還未到一年中最高的時刻，由于南北半球的季節變化、綠色植物的生長衰落以及動物和微生物活動等一系列因素，地球大氣層中的二氧化碳濃度在一年的12個月中會有起伏波動，一般來說，濃度最高的是5月份，最低在9月份，因此英國氣象局認為在2月和3月達到417ppm後，地球大氣層的二氧化碳濃度将在未來三個月内很可能還将繼續保持417ppm以上的高值，從觀測數據上看，2021年全球二氧化碳濃度預計将比工業化前高出50％以上，這也将是人類觀測史上首次達到這一高值。

英國氣象局的科研人員提醒道，目前觀察的結果顯示，二氧化碳長期趨于上升完全是人為因素所緻，如化石燃料的使用、水泥生産和森林砍伐等。從18世紀末開始，大氣層中二氧化碳的濃度增加了25％大約花費了200年的時間，但大氣層又僅僅經過了30餘年，就已經在今年達到了增加50％的“裡程碑”，不得不說，這是個十分驚人的跳躍式發展，人類可能在短短數百年内就将地球植物在數百萬年内固定的碳返回到大氣中。同時，研究者也發現，在過去的60年中，大氣中二氧化碳的年增長率比以前的自然增長率（例如上一次冰期末、11000-17000年前的自然增長率）快約100倍。

現在，科學家們已經明确，二氧化碳是一種溫室氣體：一種能吸收和輻射熱量的氣體。在陽光的照射下，地球不斷接收着熱量。但與占地球大氣大部分的氧氣或氮氣（占我們大部分大氣）不同，溫室氣體吸收熱量并随着時間的推移逐漸釋放熱量，在自然界，這種自然的溫室效應是有必要的，因為這樣的結果使得地球的年平均溫度能保持在15度左右，如果沒有這種效應，地球的溫度将低于冰點。但，溫室氣體的增加使地球的熱量收支變得不平衡，從而積聚了更多的熱量并提高地球的平均溫度，而在這當中，二氧化碳就是地球上長期存在的溫室氣體中最重要的，因為它在大氣中的停留時間更長。

同時，科學家們警惕二氧化碳濃度升高的另一個重要原因是，大氣中的二氧化碳能緩慢的溶解到海洋中。它與水分子發生反應，生成碳酸并降低海洋的pH值。自工業革命開始以來，海洋表層海水的pH值已從8.21降至8.10，pH值的這種下降稱為海洋酸化。看上去，下降0.1個單位似乎并不多，但pH值是對數計算的，pH值每下降1個單位，意味着酸度增加10倍，改變0.1意味着酸度增加大約30％，酸度增加會幹擾海洋生物從水中提取鈣以建立其殼和骨骼的能力，從而對海洋生态系統帶來嚴重威脅。

但最危險的問題還是溫室效應——此前，據美國宇航局（NASA）的分析，2020年地球的全球平均表面溫度是有記錄以來最熱的一年，與2016年并列。 根據美國宇航局戈達德空間研究所（GISS）的科學家們的說法，這繼續了維持地球的長期變暖趨勢，2020年的全球平均溫度比長期平均溫度高出了1.02度。

一年是不是破紀錄并不是不是那麼重要，更重要的是長期趨勢，因為從長期趨勢上看，地球的變暖趨勢相當明顯，而随着人類對氣候影響的增加，全球氣溫繼續破已經是可以預見的事。

英國氣象局在其預測報告中稱，2020年至2021年二氧化碳的增長幅度将小于前兩年的增長幅度，原因是預期自然氣候變化會暫時加強自然碳彙，使大氣中二氧化碳的累積速度減緩。特别是拉尼娜現象的出現，即海面溫度持續異常偏冷的現象，使得熱帶陸地變得濕潤涼爽，植物能更加旺盛的生長，這能增加二氧化碳被吸收的速度。如果過去百年間沒有植物和海洋幫助從大氣中吸收二氧化碳，大氣二氧化碳濃度增幅幾乎可達目前濃度的兩倍。如果全球能源需求繼續增長并且主要通過化石燃料來滿足，那麼到本世紀末，大氣中的二氧化碳預計将超過900ppm，這可能帶來更加強烈的氣候變化。