Plus l’objectif de stabilisation pour le CO₂ atmosphérique sera bas, plus les émissions de CO₂ devront diminuer tôt pour permettre d’atteindre cet objectif. Les modèles du cycle du carbone indiquent que si les émissions étaient maintenues à leurs niveaux actuels, les concentrations atmosphériques de CO₂ continueraient d’augmenter (voir Figure 5-3).

• La stabilisation des concentrations de CO₂, quel que soit le niveau retenu, exige une réduction finale des émissions mondiales nettes de CO₂ jusqu’à un faible pourcentage de leur niveau actuel.
• La stabilisation des concentrations atmosphériques de CO₂ à 450, 650, ou 1 000 ppm exigera une diminution des émissions de CO₂ mondiales anthropiques au-dessous du niveau pour 1990, en quelques décennies, un siècle, ou deux siècles, respectivement, suivie d’une diminution régulière par la suite (voir Figure 6-1).
  

Ces contraintes temporelles sont dues en partie au rythme de l’absorption du CO₂ par les océans, qui est limité par la lenteur du transfert du carbone entre les eaux de surface et les eaux profondes. Les océans ont une capacité d’absorption suffisante pour absorber 70 à 80 % des émissions anthropiques de CO₂ dans l’atmosphère prévues, mais ce processus prendra des siècles. Une réaction chimique faisant intervenir les sédiments océaniques peut potentiellement absorber 15 % supplémentaires en 5 000 ans.

Un décalage temporel entre l’absorption de carbone biosphérique et les émissions de carbone est représenté par une absorption nette temporaire de carbone. Les flux principaux du cycle du carbone mondial ont des échelles temporelles très diverses (voir Figures 5-1 et 5-4). L’absorption terrestre nette de carbone observée au cours de ces dernières décennies est en partie le résultat d’un décalage temporel entre l’absorption de carbone photosynthétique et les émissions de carbone lors de la mort et de la décomposition des végétaux. Par exemple, l’absorption résultant du renouvellement des forêts sur des terres agricoles abandonnées au cours du siècle passé dans l’hémisphère Nord, diminuera au fur et à mesure que les forêts parviendront à maturité, que la croissance se ralentira, et que les forêts disparaîtront. L’augmentation de l’absorption du carbone végétal due à un dépôt accru de CO₂ ou d’azote parviendra à saturation, puis sera rattrapée par la décomposition de la biomasse accrue. Les changements climatiques augmenteront probablement les rythmes de perturbation et de décomposition à l’avenir. Selon certains modèles, l’absorption terrestre nette de carbone à l’échelle mondiale récente devrait culminer, avant de se stabiliser ou de diminuer. L’absorption maximale pourrait être atteinte au cours du XXIe siècle, si l’on en croit plusieurs modèles. Les prévisions pour les échanges nets de carbone terrestre mondial avec l’atmosphère au-delà de quelques décennies restent incertaines (voir Figure 5-5).