Un puits de carbone est un processus naturel de stockage du dioxyde de carbone (CO2) : les forêts, les océans, les sols et sous-sols absorbent et constituent des réserves de carbone.
Les forêts de l'hémisphère nord, par le mécanisme de photosynthèse, absorbent entre 1,5 et 2,5 milliards de tonnes de carbone par an, alors que les forêts tropicales du sud dégagent plus de carbone qu'elles n'en consomment, en raison de leur surexploitation.
Les chiffres sont encore imprécis : ils devraient être affinés prochainement, grâce au lancement de deux satellites début 2009, un américain et un japonais, qui vont mesurer les émissions de méthane et de dioxyde de carbone en de nombreux points de la planète.
Les océans sont les principaux puits de carbone planétaires : les coraux et le plancton notamment, absorbent le CO2. Mais la destruction des récifs coralliens et l'expansion des zones mortes aquatiques, réduisent considérablement les capacités d'absorption du carbone par les océans.
Dans l'océan Austral, qui absorbe 15 % des émissions de CO2 mondiales, une étude a démontré que son propre puits de carbone a cessé de croître. Sa stabilisation est la conséquence même du réchauffement climatique.
L'augmentation de la concentration de gaz à effet de serre et la réduction de la couche d'ozone au-dessus de l'Antarctique, ainsi que le renforcement des vents dans cette zone, intensifient la remontée des eaux profondes, dans lesquelles le dioxyde de carbone se dissout moins facilement, car les eaux sont moins chaudes et plus salées.
La capacité des océans à absorber le dioxyde de carbone semble être arrivée à la limite de la saturation. Un cercle vicieux s'installe, car ce phénomène accélère l'augmentation de la concentration de CO2, donc l'effet de serre et la hausse des températures. Une acidification croissante de l'eau de mer est également constatée par différentes études scientifiques.
Dans une perspective de lutte contre le changement climatique, l'amélioration des puits naturels de carbone doit s'ajouter à la réduction des émissions de gaz à effet de serre. La reforestation, la gestion durable des forêts font partie des actions à mettre en œuvre : l'augmentation de la séquestration de carbone dans les sols, et l'amélioration de la séquestration océanique sont encore à l'étude.