Karbon dioksida diAtmosfer Bumiadalahjejak gas, saat ini (awal tahun 2016) memiliki konsentrasi rata-rata 402 bagian per juta berdasarkan volume (atau 611 bagian per juta berdasarkan massa). Konsentrasi karbon dioksida di atmosfer berfluktuasi sedikit sesuai musim, menurun selama musim dingin.Belahan Bumi Utaramusim semi dan musim panas saat tanaman menyerap gas tersebut dan meningkat selama musim gugur dan musim dingin di belahan bumi utara saat tanaman menjadi tidak aktif atau mati dan membusuk. Konsentrasi juga bervariasi berdasarkan wilayah, yang paling kuatdekat tanahdengan variasi yang jauh lebih kecil di atas. Di daerah perkotaan, konsentrasi umumnya lebih tinggi dan di dalam ruangan dapat mencapai 10 kali lipat dari tingkat latar belakang.
TTingkat konsentrasi karbon dioksida telah meningkat karena aktivitas manusia sejak Perang Dunia II. Pembakaranbahan bakar fosilDanpenggundulan hutantelah menyebabkan konsentrasi karbon dioksida di atmosfer meningkat sekitar 43% sejak awalZaman Industrialisasi. Sebagian besar karbon dioksida dari aktivitas manusia dilepaskan dari pembakaran batu bara dan bahan bakar fosil lainnya. Aktivitas manusia lainnya, termasuk penggundulan hutan, pembakaran biomassa, dan produksi semen juga menghasilkan karbon dioksida. Gunung berapi mengeluarkan antara {{0}}.2 dan 0,3 miliar ton karbon dioksida per tahun, sementara aktivitas manusia mengeluarkan sekitar 29 miliar ton. Karbon dioksida adalahgas rumah kaca, menyerap dan memancarkan radiasi inframerah pada dua frekuensi getaran aktif inframerahnya (lihat bagian "Struktur dan ikatan" di atas). Proses ini menyebabkan karbon dioksida menghangatkan permukaan dan atmosfer bawah sambil mendinginkan atmosfer atas. Peningkatan suhu atmosferkonsentrasi CO2dan gas rumah kaca lain yang berumur panjang seperti metana, nitrogen oksida, dan ozon telah memperkuat penyerapan dan emisi radiasi inframerah, yang menyebabkan peningkatan suhu global rata-rata sejak pertengahan abad ke-19. Karbon dioksida menjadi perhatian terbesar karena memberikan pemanasan global yang lebih besarpengaruhnya dibanding semua gas lainnya yang digabungkan dan karena memiliki waktu hidup di atmosfer yang panjang (ratusan hingga ribuan tahun).
Peningkatan konsentrasi karbon dioksida tidak hanya menyebabkan peningkatan suhu permukaan global, tetapi peningkatan suhu global juga menyebabkan peningkatan konsentrasi karbon dioksida. Hal ini menghasilkanumpan balik positifuntuk perubahan yang disebabkan oleh proses lain sepertisiklus orbitalLima ratus juta tahun yang lalu konsentrasi karbon dioksida adalah 20 kali lebih besar dari sekarang, dan menurun menjadi 4-5 kali selamaJuraperiode dan kemudian perlahan menurun denganpengurangan yang sangat cepatterjadi 49 juta tahun lalu.
Konsentrasi karbon dioksida lokal dapat mencapai nilai tinggi di dekat sumber yang kuat, terutama yang terisolasi oleh medan di sekitarnya. Di sumber air panas Bossoleto dekatTerme Rapolanodi dalamToskana, Italia, terletak di cekungan berbentuk mangkuk dengan diameter sekitar 100 m (330 kaki), konsentrasi CO2 meningkat hingga di atas 75% dalam semalam, cukup untuk membunuh serangga dan hewan kecil. Setelah matahari terbit, gas tersebut disebarkan melalui konveksi pada siang hari. Konsentrasi tinggi CO2 yang dihasilkan oleh gangguan air danau dalam yang jenuh dengan CO2 diperkirakan telah menyebabkan 37 kematian diDanau Monoun, Kamerunpada tahun 1984 dan 1700 korban diDanau Nyos, Kamerun pada tahun 1986. Karbon dioksida (CO2) buatan manusia terus meningkat di atas tingkat yang tidak pernah terlihat dalam ratusan ribu tahun. Saat ini, sekitar setengah dari karbon dioksida yang dilepaskan daripembakaran bahan bakar fosiltetap di dalamsuasanadan tidak diserap oleh tumbuhan dan lautan.
