Jedes Jahr verbrennen Menschen genug fossilen Brennstoff und roden genug Wald, um rund zehn Gigatonnen Kohlenstoff in die Atmosphäre freizusetzen — etwa die Hälfte bleibt in der Luft (und treibt die Keeling-Kurve vom vorindustriellen Wert 280 ppm auf 420 ppm im Jahr 2024), etwa ein Viertel löst sich im Ozean, etwa ein Viertel nimmt die terrestrische Biosphäre auf. Der Luftanteil hat sich seit Jahrzehnten bei rund 45 % gehalten, doch garantiert ist das nicht: schwächen Ozean- und Biosphären-Senken nach, bleibt mehr von jeder neuen Tonne in der Luft hängen. Der Kohlenstoffkreislauf — die globale Zirkulation des Kohlenstoffs zwischen Atmosphäre, Ozean, Biota und Gestein — ist das folgenreichste biogeochemische System im Klima, und die industrielle Verbrennung schließt brutal kurz, was sonst auf Zeitskalen von zehn bis hundert Millionen Jahren abläuft.
Es laufen in Wahrheit zwei Kohlenstoffkreisläufe in sehr unterschiedlichem Tempo, und das Klimaproblem liegt im Spalt dazwischen. Der schnelle Kreislauf dreht sich auf Zeitskalen von Jahren bis Jahrhunderten: Photosynthese bindet rund 120 GtC/Jahr an Land und 50 GtC/Jahr in der Ozeanoberfläche, Atmung und Zersetzung geben etwa dieselbe Menge zurück, CO₂ löst sich in den kalten Hochbreiten-Ozeanen und gast aus den warmen tropischen wieder aus, und eine biologische Pumpe trägt einen kleinen Anteil des Oberflächenkohlenstoffs auf Jahrhunderte in den tiefen Ozean. Der langsame Kreislauf dreht sich auf 10⁵ bis 10⁸ Jahren: Silikatverwitterung — atmosphärisches CO₂ reagiert mit Regen und Silikatgestein zu gelöstem Bikarbonat — hängt von der Temperatur ab und wirkt als Langzeit-Thermostat der Erde, während Meeresorganismen Calciumkarbonat-Schalen einlagern und ein winziger Anteil von rund 0,1 % des organischen Kohlenstoffs der Zersetzung entkommt und ins Sediment wandert. Über Hunderte Millionen Jahre baut das die fossilen Brennstoffvorräte auf, die heute abgebaut werden. Warum die Verbrennung fossiler Brennstoffe so folgenreich ausfällt, liegt in dieser Zeitskalen-Diskrepanz: Kohlenstoff, den die Erde über rund 10⁸ Jahre aus der Atmosphäre gezogen hat, kehrt in rund 10² Jahren in den schnellen Kreislauf zurück, also etwa eine Million Mal schneller als die geologische Vergrabungsrate — und Atmosphäre und Oberflächenozean schaffen es nicht, sich so rasch einzupendeln, der Luftanteil bleibt hoch, das Klima wärmt sich auf. Der Isotopen-Fingerabdruck macht die Sache endgültig: fossiler Kohlenstoff ist an Kohlenstoff-14 verarmt (er zerfiel während der Vergrabung) und leicht an Kohlenstoff-13 verarmt (Photosynthese bevorzugt ¹²C), und die atmosphärischen Verhältnisse verschieben sich genau in die Richtung, die fossile Emissionen vorhersagen — eine unabhängige Bestätigung, dass das steigende CO₂ vom Menschen stammt.
Die Jahresemissionen lagen 2024 bei rund 41 GtCO₂, kumulativ seit 1750 bei rund 2.500 GtCO₂, und das Restbudget für die Begrenzung der Erwärmung auf 1,5 °C beträgt etwa 250 GtCO₂ — bei aktuellen Raten unter sieben Jahre. Die Land-Senke zeigt Stresszeichen (Amazonas und boreale Wälder unter Feuer und Dürre, der Permafrost taut und entlässt Kohlenstoff wie Methan), und obwohl das Global Carbon Project den Luftanteil bisher als stabil meldet, setzen IPCC-Szenarien, die 1,5 °C noch erreichen, auf eine gigatonnen-skalige Kohlendioxid-Entnahme bis Mitte des Jahrhunderts — bei einem aktuellen Stand von rund zwei Megatonnen pro Jahr, also vier Größenordnungen zu wenig.