森林的光合和呼吸作用與大氣之間的年碳交換量占到陸地生態系統總量的70%，主導著全球陸地碳循環的動態。與其他生態系統類型相比較，森林生態系統具有較高的碳貯存密度。森林植被具有較強的生存持續性和結構與功能的穩定性，在生物地球化學循環中起著重要的調節作用。全球森林每年總碳匯為2.4×1012 千克，相當于全球化石燃料碳排放量的一半，陸地碳匯基本來自森林。

近年來，科學家發現，陸地生態系統固碳是減緩大氣CO2 濃度升高最經濟可行的途徑，中國陸地生態系統在過去幾十年中一直扮演著重要的碳匯角色，2001—2010 年間，陸地生態系統年均固碳2.01×1011千克，相當于抵消了同期中國化石燃料碳排放量的14.1%。其中，中國森林生態系統是固碳的主體，貢獻了約80% 的固碳量，農田和灌叢生態系統分別貢獻了12% 和8%，草地生態系統的碳收支基本處于平衡。科學研究表明，人類的有效干預能提高陸地生態系統的固碳能力。例如，我國的重大生態工程（天然林保護工程、退耕還林工程、退耕還草工程、長江和珠江防護林工程等）和秸稈還田的農田管理措施，分別貢獻了中國陸地生態系統固碳總量的36.8%（7.4×1010千克）和9.9%（2.0×1010 千克）。

海洋覆蓋了地球表面的70.8%，是地球上最重要的“碳匯”聚集地。海洋通過波浪涌動溶解大氣中CO2，生物量巨大的海藻，其光合功能亦能吸收大量CO2，海洋中的可溶性鈣鹽與碳酸結合，可以在海底形成大面積的碳沉積。

據測算，地球上每年化石燃料燃燒產生的CO2，約13% 為陸地植被吸收，35% 為海洋所吸收，其余部分暫存于大氣中，海洋的固碳能力約為4×1015 千克，年新增儲存能力(5－6)×1015 千克。所以，森林與海洋是大氣CO2 的兩個重要調節器。