Depuis l’industrialisation massive et le développement des sociétés, les activités humaines auraient fortement perturbé le cycle du carbone.
En effet, l’impact environnemental de l’homme se ressentirait aussi bien sur le cycle court (espèces disparues, déforestation, incendies, monocultures) que sur le cycle long du carbone (combustion du carbone fossile, émissions de molécules détruisant la couche d’ozone).

Depuis 1990, la distinction entre les influences naturelles qui s’exercent sur le climat (éruptions volcaniques, variabilité de l’activité solaire) et celles qui relèvent de l’homme a considérablement progressé. En effet, de nouveaux modèles climatiques et des simulations plus proches du système étudié ont été mis au point et ont permis d’aboutir à une évaluation plus réaliste de la situation. Ces études aboutissent à une comparaison indispensable des caractéristiques spatiales et temporelles entre les changements climatiques modélisés et observés.
Ainsi, les spécialistes savent détecter les changements significatifs démontrant que la tendance au réchauffement observée n’est vraisemblablement pas uniquement d’origine naturelle. Les simulations réalisées en prenant en compte les gaz à effet de serre et les aérosols soufrés d’origine anthropique montreraient bien l’influence perceptible de l’homme sur le climat global.

En 1992, un bilan a été publié faisant part de l’accroissement notable de la teneur atmosphérique des gaz à effet de serre :
- pour le gaz carbonique : accroissement de 30 % environ,
- pour le méthane : 14 % environ,
- pour le protoxyde d’azote : 15 % environ.

Ainsi, la concentration de CO₂ dans l’atmosphère est ainsi passée de 270 ppm à 370 ppm en volume en un siècle, alors qu’elle n’était pas sortie d’une fourchette de 170 ppm à 280 ppm au cours des 200 000 années précédentes.

Ces émissions massives seraient dues aux activités humaines et, pour l’essentiel, à l’utilisation de combustibles fossiles, à la modification de l’utilisation des sols et à l’agriculture.

En 1970, Paul Crutzen établit que la couche d’ozone qui protège les hommes et les plantes des ultraviolets du Soleil ne se renforce pas, mais qu’elle s’amincit. Ainsi, l’émission de composés organo-halogènes (chlorofluorocarbures CFC, halons) serait responsable des diminutions observées de la couche d’ozone stratosphérique. Du fait de leur très longue durée de vie dans la basse atmosphère (50 à 100 ans), les conséquences de ces composés resteraient perceptibles jusqu’en 2040-2050. L’accumulation de ces composés provoquerait donc des dérèglements complexes. Le protocole de Montréal signé en 1987 a permis de limiter les émissions de composés polluants.

L’augmentation de la concentration de gaz à effet de serre depuis l’époque préindustrielle (soit depuis 1750 environ) aurait conduit à une perturbation qui tend à réchauffer la surface du globe et à produire d’autres changements climatiques, induisant des perturbation sur les écosystèmes et la biomasse.
Il est utile de rappeler que le mécanisme de l’effet de serre est le suivant : la Terre reçoit à la fois un rayonnement provenant directement du Soleil et un rayonnement réfléchi par l’atmosphère, ce qui entraîne une élévation des températures moyennes à la surface. Cet effet est amplifié par les formes contemporaines du développement des activités humaines.

On peut aussi citer la modification de la géochimie marine due à l’acidification des eaux de surface. De plus, l’augmentation de la température des océans aura un effet néfaste sur la capacité d’absorption du CO₂ et perturberait les courants marins et la circulation thermo-haline.

Les changements climatiques s’accompagneraient d’une perturbation du cycle de l’eau et d’une augmentation de la fréquence des catastrophes naturelles (sécheresse, tempête, cyclone, inondation). La montée du niveau de la mer aurait des conséquences sur les paysages et les écosystèmes côtiers. L’élévation de la température combinée aux fréquentes inondations risquerait de propager des maladies infectieuses. A ces conséquences viendraient s’ajouter des considérations économiques : de telles modifications occasionneraint des coûts directs causés par les catastrophes et des coûts d’adaptation aux nouvelles conditions climatiques.

Une des difficultés de prédiction de l’évolution du cycle du carbone est que le cycle du carbone influence le climat et vice et versa. De plus, dans un climat modifié, les écosystèmes s’adapteront certainement (mais la rapidité des bouleversements réduira forcément la biodiversité) et de nouveaux échanges dont ceux du carbone se mettront en place.

Les nombreuses interactions entre systèmes, les échelles de temps et d’espace différentes et le manque de recul rendent la compréhension difficile. Aussi, tirer des conclusions hâtives sur le sujet est aisé mais il faut garder à l’esprit la complexité du problème du cycle du carbone, de ces perturbations et des répercutions sur le climat et la planète.