温室效应和臭氧空洞是影响全球气候和人类生存环境最突出的问题。北极和亚北极地区维系着一个庞大的陆地和海洋生态系统。从物质循环的角度看，温室气体中大量的二氧化碳储存于此，并由气态碳转化成固态碳，形成与南大洋相对称的二氧化碳流。过去人们一直认为，北极地区由于气温低，动植物遗体分解缓慢，是一个固体碳储存库，是抑制温室效应的一个重要的稳定因素，然而，最近的观测和研究表明，北极的某些地区似乎已经开始了一种相反的过程。
由于全球变暖，陆地和海洋生态系统中以碳循环为核心的生物过程加速，陆地植被格局的改变和永冻层面积的减少，使某些“库”正在变成“源”，从而向大气中释放甲烷和二氧化碳的速度加快，反过来加速全球变暖过程，对全球系统的变化起到了推动作用。
