Nguyên nhân khiến nồng độ CO2 gia tăng là do tác động từ hiện tượng thời tiết cực đoan El Nino làm nhiệt độ trái đất nóng lên bất thường, cũng như các hoạt động của con người. Theo WMO, lần gần đây nhất nồng độ CO₂ đo được trên trái đất đã lên mức cao tương tự là khoảng 3-5 triệu năm trước, khi mực nước biển ở mức cao hơn 20 mét so với hiện nay.
  
Theo một nghiên cứu mô hình nghiên cứu mới đây của Viện Công nghệ California cho thấy, khi nồng độ carbon dioxide (CO₂) trong khí quyển ở mức quá cao, Trái đất có thể đạt đến “điểm bùng phát” mà tại điểm đó các tầng mây bao phủ trên các đại dương sẽ bị mất ổn định và “biến mất”, kích hoạt gia tăng sự nóng lên toàn cầu.
 
Điều này có thể làm tăng nhiệt độ bề mặt lên khoảng 8 Kelvin (14 độ F) trên toàn cầu  khi nồng độ CO₂ vượt trên 1.200 phần triệu (ppm). Mức hiện tại là 410 ppm và đang tăng dần đều. Nếu thế giới tiếp tục đốt nhiên liệu hóa thạch ở tốc độ hiện tại, mức CO₂ của Trái đất có thể tăng lên trên 1.200 ppm trong thế kỷ tới. Do đó việc không nhanh chóng giảm lượng CO₂ và các khí thải gây hiệu ứng nhà kính khác, thế giới sẽ tiến tới mức tăng nhiệt độ "nguy hiểm" vào cuối thế kỷ này, ở mức cao hơn so với mục tiêu đề ra trong Hiệp định Paris về chống biến đổi khí hậu.
 
Những phát hiện này đã được công bố trên tạp chí Nature Geoscience mới đây.
 
“Tôi nghĩ và hy vọng rằng những thay đổi công nghệ sẽ làm giảm lượng khí thải carbon để chúng ta không thực sự đạt đến được mức nồng độ CO₂ cao như vậy. Các kết quả của chúng tôi cho thấy có những ngưỡng biến đổi khí hậu nguy hiểm mà chúng ta đã không biết”, Tapio Schneider, giáo sư khoa học và kỹ thuật môi trường, nghiên cứu gia cao cấp tại Phòng thí nghiệm động cơ phản lực do CalTech quản lý cho NASA, tác giả chính của nghiên cứu, cho biết.
 
Schneider cũng lưu ý rằng ngưỡng 1.200 ppm là một ước tính sơ bộ chứ không phải là một con số vững chắc.
 
Các tầng mây Stratus chiếm khoảng 20% ​​các đại dương cận nhiệt đới và phổ biến ở các phần phía đông của các đại dương đó, đó là ngoài khơi bờ biển California hoặc Peru. Những đám mây mát mẻ và che mát trái đất khi chúng phản chiếu ánh sáng mặt trời chiếu chúng trở lại không gian. Điều đó làm cho chúng vô cùng quan trọng trong việc điều chỉnh nhiệt độ bề mặt Trái đất. Tuy nhiên, vấn đề chính là các chuyển động không khí hỗn loạn duy trì các đám mây này quá nhỏ để có thể giải quyết được trong các mô hình khí hậu toàn cầu.
 
Với nỗ lực để việc giải quyết các đám mây ở quy mô toàn cầu, Schneider và các đồng tác giả của ông, Colleen Kaul và Kyle Pressel của Phòng thí nghiệm quốc gia Tây Bắc Thái Bình Dương, đã tạo ra một mô hình quy mô nhỏ của một phần khí quyển đại diện trên đại dương cận nhiệt đới, mô phỏng những đám mây và chuyển động hỗn loạn của chúng trên bản vá đại dương này trên các siêu máy tính. Họ đã quan sát thấy sự không ổn định của các tầng trên đám mây và sau đó là sự gia tăng đột biến khi nồng độ CO₂ vượt quá 1.200 ppm. Các nhà nghiên cứu cũng phát hiện ra rằng một khi các tầng trên đám mây biến mất, chúng không xuất hiện trở lại cho đến khi mức CO₂ giảm xuống mức đáng kể dưới mức xảy ra bất ổn đầu tiên.
 
“Nghiên cứu này cũng chỉ ra một điểm mù trong mô hình khí hậu”, Schneider, lãnh đạo thuộc tập đoàn Liên minh mô hình khí hậu (CliMA) nói trong nỗ lực xây dựng mô hình khí hậu mới. CliMA sẽ sử dụng công cụ đồng hóa dữ liệu và máy học để hợp nhất các quan sát Trái đất và mô phỏng độ phân giải cao thành một mô hình đại diện cho các đám mây và các tính năng quy mô nhỏ quan trọng hơn so với các mô hình hiện có. Việc sử dụng mô hình mới này sẽ là xác định chính xác hơn mức CO₂ mà tại đó làm xảy ra sự không ổn định của các tầng mây giúp chúng ta càng có ý tưởng tốt hơn về việc biến đổi khí hậu sẽ diễn ra như thế nào trong các hệ thống thời tiết cụ thể như thế này.