Het is een feit dat de hoeveelheid CO2 door menselijke uitstoot veel kleiner is dan de uitstoot door de natuur:

- consumeren van vegetatie door dieren en micro-organismen: 219 gigaton
- rechtstreeks vrijkomen uit vegetatie (ademhaling): 220 gigaton
- vrijkomen uit de oceaan: 332 gigaton
- verbranding van fossiele brandstoffen en wijziging van gebruik van het land: 29 gigaton

CO2-uitstoot in de natuur (door oceanen en vegetatie) is echter in evenwicht met de opname door de natuur (opnieuw door oceanen en vegetatie). Planten op het vasteland absorberen ongeveer 450 gigaton CO2 per jaar en oceanen absorberen ongeveer 338 gigaton. Hierdoor blijft de hoeveelheid CO2 in de atmosfeer min of meer in evenwicht - een evenwicht dat nu door menselijke uitstoot wordt verstoord. (Bij een evenwicht gaat het tenslotte niet om de hoeveelheid, maar om het verschil.)

------------------------------De koolstofcyclus

.
Figuur 1: De koolstofcyclus. De hoeveelheden opgenomen en vrijgekomen kooldioxide zijn aangegeven in gigaton (bron: figuur 7.3, IPCC AR4M).

Ongeveer 40% van de menselijke CO2-uitstoot wordt door de natuur opgenomen, voornamelijk door vegetatie en oceanen. Het restant (15 gigaton per jaar) blijft in de atmosfeer en als gevolg hiervan is het CO2-gehalte van de atmosfeer in de laatste 15 tot 20 miljoen jaar nog nooit zo hoog geweest (Tripati 2009). Een natuurlijke toe- of afname van 100 ppm (100 ppm = 1/100ste procent) duurt normaal gesproken zo'n 5.000 à 20.000 jaar. Voor de laatste stijging van 100 ppm was echter maar 120 jaar nodig.

Een andere manier om te vast te stellen of de toename van de hoeveelheid CO2 aan de mens moet worden toegeschreven, is door te kijken naar de isotopenverhouding van CO2 in de atmosfeer. (Isotopen verschillen van elkaar door een verschillend aantal neutronen in de kern: koolstof-12 heeft 6 neutronen, koolstof-13 heeft er 7.) Planten hebben een lagere ¹³C/¹²C-verhouding dan de atmosfeer, dus als de toename van CO2 door fossiele brandstof komt, zou de verhouding ¹³C/¹²C moeten dalen. Dit klopt inderdaad met wat wordt gemeten (Ghosh 2003) en de ¹³C/¹²C-verhouding vertoont een duidelijke correlatie met de hoeveelheid menselijke uitstoot.

.
Figuur 2: Jaarlijkse CO2-uitstoot in gigaton per jaar door verbranding van fossiele brandstof en cementfabricage (zwart) en jaarlijks gemiddelde van de verhouding ¹³C/¹²C in de atmosfeer van 1981 t/m 2001 (rood; meetstation Mauna Loa). Let op: de tweede schaal is omgedraaid (laagste waarde staat bovenaan) om het verband beter te laten zien (IPCC AR4).