บทความหลัก: การปล่อยแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ (carbon dioxide emissions)

การวัดแกนน้ำแข็งตัวอย่างจากแอนตาร์กติก (Measurements from Antarctic ice cores) พบว่าก่อนมีการเริ่มปล่อยแก๊สเรือนกระจกจากอุตสาหกรรมเพียงเล็กน้อย ระดับของ CO2 ในบรรยากาศมีประมาณ 280 ppm โดยบริมาตร จากตัวอย่างแกนน้ำแข็งดูเหมือนว่าการสะสมของ CO2 จะนิ่งอยู่ที่ระหว่าง 260 และ 280 ppm เป็นเวลา 10,000 ปีก่อนหน้านั้น การศึกษาโดยการใช้หลักฐานจากปากใบของใบไม้ดึกดำบรรพ์พบว่ามีการผันแปรของระดับ CO2 ค่อนข้างมากคือสูงกว่า 300 ppm ในช่วง 7,000-10,000 ปีที่ผ่านมา[24] แม้นักวิทยาศาสตร์บางคนโต้แย้งว่าการค้นพบนี้สะท้อนให้เห็นปัญหาของการคำนวณเปรียบเทียบ/การแปดเปื้อนมากกว่าการผันแปรของปริมาณจริงของ CO2 [25][26]

นับตั้งแต่การเริ่มต้นของการปฏิวัติอุตสาหกรรมเป็นต้นมา ความเข้มของปริมาณแก๊สเรือนกระจกได้เพิ่มขึ้น การสะสมของ CO2 ได้เพิ่มขึ้นประมาณ 100 ppm (เช่นระหว่าง 280 ppm ถึง380 ppm) การเพิ่ม 50 ppm แรกใช้เวลาประมาณ 200 ปีจากการเริ่มการปฏิวัติอุตสาหกรรมมาถึงประมาณ พ.ศ. 2516 การเพิ่ม 50 ppm ถัดมาใช้เวลาประมาณ 33 ปีจาก พ.ศ. 2516 ถึง พ.ศ. 2549[27] ผลการสังเกตการณ์สามารถดูทางออนไลน์ได้ใน “ฐานข้อมูลสังเกตการณ์ภูมิอากาศเชิงเคมี ( Atmospheric Chemistry Observational Databases) แก๊สเรือนกระจกที่มีความแรงของการแผ่รังสีมีดังนี้:

(ที่มา: รายงานเรื่องแรงแผ่รังสีของ (IPCC) พ.ศ. 2547 ปรับปรุงใหม่ (พ.ศ. 2541) โดย IPCC TAR ตารางที่ 6.1 )

อัตราการเปลี่ยนและการปล่อยเมื่อเร็วๆ นี้

อัตราเร่งอย่างรวดเร็วในการปลดปล่อย CO2 นับตั้งแต่ พ.ศ. 2543 ในจำนวน >3% y−1 (>2 ppm y−1) จาก 1.1% y−1 ระหว่างช่วง พ.ศ. 2534 – พ.ศ. 2542 นับได้ว่าเป็นการต่อเนื่องของแนวโน้มของการลด ความเข้มของคาร์บอน (carbon intensity) ทั้งในประเทศพัฒนาแล้วและประเทศกำลังพัฒนา ถึงแม้มากกว่า 3/4 ของการสะสม CO2 จากกิจกรรมมนุษย์จะมาจากประเทศกำลังพัฒนาก็ตาม การลดปริมาณการปล่อยลงเป็นเฉพาะท้องถิ่นมีความสัมพันธ์กับการล่มสลายของ สหภาพโซเวียต ที่ตามมาด้วยการปล่อยที่น้อยลงของภูมิภาคเนื่องจากการใช้พลังงานที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น[19] จากการเปรียบเทียบ พบว่ามีเทนเพิ่มไม่มาก และ N2O เพิ่ม 0.25% y−1.[28]

เอเชีย

ระดับของแก๊สเรือนกระจกจากกิจกรรมมนุษย์ได้เพิ่มถึงจุดสูงสุดอีกครั้งด้วยสัญญาณของการเพิ่มเศรษฐกิจการอุตสาหกรรมของเอเชียนำโดยจีน [29] ในช่วงระหว่างปี พ.ศ. 2543 – พ.ศ. 2553 คาดว่าจีนจะปล่อยคาร์บอนออกมาอีก 600 ล้านตัน ส่วนใหญ่เกิดจากการก่อสร้างโรงไฟฟ้าแบบเก่าอย่างรวดเร็วในจังหวัดต่างๆ ที่ยังจนอยู่ [30]

สหรัฐอเมริกา

บทความหลัก (ภาษาอังกฤษ) : Greenhouse gas emissions by the United States และ United States federal register of greenhouse gas emissions

สหรัฐฯ ปล่อยแก๊สเรือนกระจกในปี พ.ศ. 2548 เพิ่มขึ้นร้อยละ 16.3 จาก พ.ศ. 2533 [31] จากการคาดคะเนเบื้องต้นของหน่วยประเมินด้านสิ่งแวดล้อมของเนเธอร์แลนด์พบว่าประเทศที่ปล่อย CO2 นับตั้งแต่ พ.ศ. 2549 คือจีนซึ่งปล่อยออกมาประมาณ 6,200 เมกะตัน ตามด้วยสหรัฐฯ ประมาณ 5,800 เมกกะตัน เทียบกับปี พ.ศ. 2548 จีนปล่อย CO2 จากซากดึกดำบรรพ์เพิ่มใน พ.ศ. 2549 ร้อยละ 8.7 ในขณะที่ปีเดียวกัน ของสหรัฐฯ ลดลงร้อยละ 1.4 หน่วยประเมินฯ ดังกล่าวให้ข้อสังเกตว่า การคาดคะเนของตนไม่รวมแหล่ง CO2 ที่ไม่แน่นอน[32] ถึงแม้ว่าน้ำหนักจะไม่มากเมื่อเทียบกับนำหนักของคาร์บอนไดออกไซด์ที่มีอยู่ในบรรยากาศ แต่ก็นับว่าเป็นระดับที่มากกว่าระดับในยุคก่อนอุตสาหกรรม