近百年來全球氣候出現(xiàn)了以變暖為主要特征的系統(tǒng)性變化。工業(yè)化以來由于煤、石油等化石能源大量使用而排放的二氧化碳和其他溫室氣體，造成了大氣溫室氣體濃度升高，溫室效應(yīng)增強(qiáng)，導(dǎo)致了工業(yè)化時(shí)期以來的氣候系統(tǒng)變暖。2019年全球大氣中二氧化碳、甲烷和氧化亞氮的平均濃度分別為410.5x10^-9、1877x10^-9和332x10^-9，較工業(yè)化前時(shí)代(1750年)水平分別增加48%、160%和23%，達(dá)到過去80萬(wàn)年來的最高水平。2019年大氣主要溫室氣體增加造成的有效輻射強(qiáng)迫已達(dá)到3.14瓦/平方米，明顯高于太陽(yáng)活動(dòng)和火山爆發(fā)等自然因素所導(dǎo)致的輻射強(qiáng)迫，是全球氣候變暖最主要的影響因子。2021年8月發(fā)布的政府間氣候變化專門委員會(huì)(IPCC)第六次評(píng)估報(bào)告(AR6)第一工作組報(bào)告《氣候變化2021:自然科學(xué)基礎(chǔ)》評(píng)估指出，大氣中二氧化碳等溫室氣體濃度的持續(xù)增加造成溫室氣體的輻射效應(yīng)進(jìn)一步增強(qiáng)，當(dāng)前人為輻射強(qiáng)迫為2.72瓦/平方米，比2013年IPCC第五次評(píng)估報(bào)告(AR5)第一工作組報(bào)告所評(píng)估的2.29瓦/平方米高20%左右，所增加的輻射強(qiáng)迫中約80%是大氣中溫室氣體濃度增加造成的。

　　地球大氣中本身就含有一定濃度的二氧化碳，陸地和海洋生態(tài)系統(tǒng)也都能吸收和釋放二氧化碳，因此大氣二氧化碳濃度存在時(shí)間和空間上的自然波動(dòng)。當(dāng)二氧化碳(無(wú)論是自然過程釋放的還是人為活動(dòng)排放的)進(jìn)入大氣中時(shí)會(huì)被風(fēng)混合，并隨著時(shí)間的推移而均勻分布到全球各地;由于地球大氣的運(yùn)動(dòng)形式以緯向?yàn)橹?，北半球和南半球之間混合的速度較慢，因此在全球尺度上需要一年多的時(shí)間才能達(dá)到充分混合。在沒有人為排放的情況下，大氣中的二氧化碳濃度在年際尺度上基本保持平衡，自然過程釋放的二氧化碳基本上被自然過程吸收，大氣二氧化碳濃度保持相對(duì)穩(wěn)定。

　　在人為排放的情況下，排放的二氧化碳一部分留在了大氣中造成大氣二氧化碳濃度升高，另一部分則被海洋和陸地自然過程吸收(1850-2019年人類活動(dòng)累計(jì)排放的23900億噸二氧化碳中約14300億噸被自然過程吸收，約占累計(jì)排放量的60%)。在未來人為二氧化碳排放量持續(xù)增加的情景下，雖然海洋和陸地會(huì)吸收更多的人為二氧化碳排放，但吸收的比例會(huì)逐漸降低，也就是說海洋和陸地在降低大氣二氧化碳累積方面的碳匯作用會(huì)減弱，更多的二氧化碳被留在了大氣中。

　　要控制全球地表平均氣溫的溫升幅度，就需要將人為二氧化碳累積排放量控制在一定范圍內(nèi)，使大氣二氧化碳濃度不再增長(zhǎng)。換句話說，就是人為二氧化碳的排放和吸收之間達(dá)到平衡，即實(shí)現(xiàn)人為二氧化碳的凈零排放，又稱為二氧化碳中和或碳中和。根據(jù)IPCC第六次評(píng)估報(bào)告關(guān)于碳中和的定義，碳中和指的是人為排放和人為吸收之間的中和，不受自然過程的影響。也就是說，不受人為控制的自然過程所排放和吸收的二氧化碳不能被用來計(jì)算碳中和。實(shí)現(xiàn)碳中和不能依賴于自然過程。此外，碳中和在不同尺度上的含義存在差別，只有在全球尺度上碳中和才等同于凈零排放。