Ce cycle représente l’ensemble des échanges du carbone sur la Terre. Il se résume à une question de stocks et de flux. Les stocks correspondent au carbone emmagasiné dans les quatre grands réservoirs naturels de la planète :

• L’atmosphère (enveloppe externe de la Terre)
• La biosphère (êtres vivants et leurs milieux)
• L’hydrosphère (zones où l’eau est présente)
• La lithosphère (enveloppe rigide de la surface de la Terre qui inclut les énergies fossiles et les roches carbonatées)

Les flux correspondent aux échanges de carbone entre ces réservoirs. Les stocks sont disproportionnés. La très grande quantité de carbone sur Terre  est localisée dans les roches. Ils se constituent à des vitesses géologiques très lentes.

Les flux essentiels ont lieu entre la biosphère et l’hydrosphère d’une part et l’atmosphère d’autre part.

On constate globalement un équilibre des échanges entre les réservoirs, si l’on ne prend pas en compte les effets de l’activité humaine.

Ce sont les conditions qui existaient sur la planète jusqu’à la révolution industrielle du XIXème siècle. L’activité humaine crée de nouveaux flux qui, sur des périodes très courtes, viennent remettre en cause l’équilibre du cycle naturel.

Il y a 3 grands types de flux d’origine humaine :

• Le plus important découle de l’utilisation des énergies fossiles (pétrole, charbon, …) : 8,3 GT/an
• La déforestation et l’agriculture intensive constituent le second contributeur de CO2 « humain » : 1,8 GT/an
• La production de ciment libère le CO2 emprisonné dans les roches lors de la calcination du calcaire : 0,6 GT/an

Au total l’activité humaine crée un flux de l’ordre de 10,7 gigatonnes par an.

Environ la moitié de ce carbone est absorbé par la biosphère et les océans donc l’atmosphère voit son stock de CO2 augmenter d’environ 5,3 GT/an soit presque 1% par an sur ces dernières années.

Durant toute l’histoire de la Terre, il n’y a eu qu’un seul moment où le taux de CO2 était relativement proche de ce qu’il est aujourd’hui. C’était au carbonifère, il y a environ 300 millions d’années, à l’époque de la formation des énergies fossiles.