چرخه کربن چرخه‌ای بیوژئوشیمیایی(چرخه ای که در آن مواد بین موجودات زنده و بخش مرده کره زمین در گردش در می¬آیند) است که فرایند مداوم ترکیب و آزادسازی کربن و اکسیژن را در میان زیست‌کره، خاک‌کره، آب‌کره،خاک‌سپهر و جو زمین توصیف می‌کند و در آن انرژی و حرارت ذخیره و دفع می‌گردد. همراه با چرخه نیتروژن و چرخه آب، چرخه کربن نیز شامل دنباله‌ای از رویدادها است که باعث برقراری زندگی روی زمین می‌شود. چرخه کربن نقش بسیار مهمی بر اثر گلخانه‌ای و گرم‌شدن زمین دارد، از این‌رو آگاهی یافتن از عملکرد آن، دخالت انسان در آب و هوا را ممکن ساخته و برای اندازه‌گیری تأثیر آن و یافتن پاسخی مناسب برای آینده زمین امری کلیدی به‌شمار می‌رود. کربن در طی چرخه‌اش به دو بخش سریع (کوتاه‌مدت) و کند (درازمدت) تقسیم می‌شود. چرخه سریع کربن می‌تواند چند دقیقه تا چند سال را برگیرد؛ در مقابل آن چرخه کند کربن بازه زمانی طولانی‌تری، چندین میلیون سال را دربر دارد. تفاوت اصلی بین چرخه‌های کند و سریع کربن در نوع ذخیره‌سازی و مدت‌زمان آن است. چرخه کربن برای اولین بار توسط جوزف پریستلی شیمیدان انگلیسی و آنتوان لاووازیه دانشمند فرانسوی کشف و توسط هامفری دیویبه عموم شناسانده شد. از آغاز انقلاب صنعتی تاکنون، فعالیت‌های انسان چرخه کربن را به طور مستقیم با اضافه‌کردن کربن به جو زمین تغییر بسیاری داده‌است. استفاده ازسوخت‌های سنگواره‌ای، جنگل‌زدایی، تغییر پوشش زمین، آلودگی هوا و خسارت‌های گیاهی جزئی از این تغییرات هستند که تأثیر زیادی روی این چرخه گذاشته‌اند. غلظت کربن دی‌اکسید در جو زمین از سال ۲۰۰۰ تا ۲۰۰۹ به طور سالانه ۲ پی‌پی‌ام در حال افزایش بود و از تاریخ اکتبر ۲۰۱۲ به ۳۹۱ پی‌پی‌ام رسیده است. با توجه به نمودارهای سنجش، این غلظت پیش از انقلاب صنعتی کمتر از ۲۸۰ پی‌پی‌ام بود. سازمان جهانی دیده‌بان جو در سال ۱۹۶۰ میلادی سازمان جهانی دیده‌بان جو به منظور همین نگرانی‌ها و کنترل جو زمین با هدف «مشاهده ترکیبات شیمیایی و خصوصیات فیزیکی جو زمین در مقیاس‌های جهانی و منطقه‌ای» تأسیس گردید که توسط سازمان جهانی هواشناسی و سازمان ملل متحد برنامه‌ریزی و پشتیبانی می‌شود. کربن دی‌اکسید در فتوسنتز مورد استفاده قرار می‌گیرد و نیز یک گاز گلخانه‌ای برجسته است. با وجود غلظت نسبتاً کوچکش نسبت به دیگر گازها در اتمسفر بخش مهمی از جو زمین است که اشعه مادون قرمز را در طول موج 26/4 میکرومتر و 99/14 میکرومتر جذب و ساطع می کند، در نتیجه نقش مهمی در اثر گلخانه‌ای دارد. سطح فعلی این گاز در اتمسفر بالاتر از هر سطح دیگری در طول تاریخ نسبت به ۸۰۰ هزارسال گذشته و یا احتمالاً حتی ۲۰ میلیون سال گذشته رسیده‌است. شکل (1): این نمودار چرخه سریع کربن، حرکت کربن بین زمین، جو و اقیانوس‌ها را در میلیارد تن کربن در هر سال نشان می‌دهد. اعداد زرد شارهای طبیعی، و اعداد سرخ فعالیت‌های انسان در میلیارد تن کربن در هر سال و اعداد سفید کربن ذخیره‌شده را نشان می‌دهند.