Περίπου τα δύο τρίτα του άνθρακα στον κόσμο βρίσκονται ακριβώς κάτω από την επιφάνεια στο βρώμικο χώμα. Όταν αυτό το διάσπαρτο ζωογόνο στοιχείο εξαντλεί το διοξείδιο του άνθρακα (CO2), το φαινόμενο είναι γνωστό ως αναπνοή του εδάφους ή υπόγεια αναπνοή. Προκαλούμενη φυσικά από μια σειρά περιβαλλοντικών διεργασιών – από την εξίδρωση των φυτών έως την εκροή χημικών CO2 – η αναπνοή του εδάφους αυξάνεται όταν οι θερμοκρασίες είναι υψηλές και βυθίζεται όταν το έδαφος γίνεται πολύ υγρό ή πολύ ξηρό.
Διαφορετικές φυσικές αντιδράσεις συνδυάζονται για να δημιουργήσουν τη συνολική ποσότητα εκροής CO2 που εισέρχεται στην ατμόσφαιρα από το έδαφος. Οι ρίζες εκπέμπουν CO2 κατά την ανάπτυξη των φυτών. Ο άνθρακας βρίσκεται στα εκκρίματα και τα σώματα ζώων, εντόμων ακόμα και αμοιβάδων. Εκτός από αυτές τις βιολογικές διεργασίες, η οξείδωση και η απαέρωση συμβαίνουν στα βαθύτερα χημικά επίπεδα. Με γεωργική και οικολογική έννοια, η αναπνοή του εδάφους περιλαμβάνει την επίτευξη της τέλειας ισορροπίας άνθρακα.
Οι υψηλότερες από το μέσο όρο θερμοκρασίες συμβάλλουν τα μέγιστα στην αύξηση της αναπνοής του εδάφους. Αυτό έχει κάνει πολλούς ερευνητές της κλιματικής αλλαγής να επισημαίνουν την αναπνοή του εδάφους ως έναν ακόμη ύποπτο για την υπερθέρμανση του πλανήτη, καθώς το διοξείδιο του άνθρακα της ατμόσφαιρας είναι ένα από τα κύρια αέρια του θερμοκηπίου που συμβάλλουν στην κλιματική αλλαγή. Ωστόσο, η αναπνοή του εδάφους δεν είναι ο κύριος ύποπτος. Ακόμη και το 2011, οι σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής με καύση άνθρακα εξακολουθούν να κυριαρχούν στη βιομηχανία ηλεκτρικής ενέργειας και τα ορυκτά καύσιμα εξακολουθούν να στρέφουν τους τροχούς των αυτοκινήτων και της βιομηχανίας, εκπέμποντας αφύσικα υψηλά επίπεδα διοξειδίου του άνθρακα, οξειδίου του αζώτου και μεθανίου. Το έδαφος, αντίθετα, ήταν εκεί όσο η ζωή στη Γη, αναπνέοντας αρκετά για να επιτευχθεί η ισορροπία άνθρακα που απαιτείται για τη στήριξη της ζωής.
Από την αρχή της Βιομηχανικής Επανάστασης τον 18ο αιώνα, η ποσότητα του ατμοσφαιρικού διοξειδίου του άνθρακα έχει αυξηθεί κατά 30%, σύμφωνα με διάφορες μελέτες που επικαλείται ο πρώην αντιπρόεδρος των ΗΠΑ Αλ Γκορ. Οι μέσες θερμοκρασίες σε όλο τον κόσμο έχουν ανέβει σιγά σιγά για εξίσου καιρό. Δεδομένου ότι ο υπόγειος άνθρακας αυξάνεται εκθετικά καθώς αυξάνονται οι θερμοκρασίες, ορισμένοι παρατηρητές ανησυχούν ότι τα μέσα επίπεδα αναπνοής θα αυξηθούν επίσης, διαιωνίζοντας περαιτέρω τη δημιουργία περισσότερου διοξειδίου του άνθρακα και υψηλότερες θερμοκρασίες.
Άλλοι παράγοντες επηρεάζουν επίσης τους ρυθμούς αναπνοής του εδάφους, όπως η υγρασία της βρωμιάς και το επίπεδο της οργανικής ύλης του εδάφους (SOM). Όταν τα επίπεδα υγρασίας ή SOM είναι πολύ χαμηλά, οι εκπομπές CO2 μειώνονται. Αντίθετα, όταν η υγρασία ανεβαίνει πολύ πάνω από την κανονική εκροή CO2 μειώνεται επίσης. Μόνο σε συνθήκες μέτριας υγρασίας μπορεί να λειτουργήσει σωστά η υπόγεια αναπνοή. Οι αγρότες εναλλάσσονται τακτικά, ποτίζουν, λιπαίνουν, αερίζουν και καλύπτουν ακόμη και τα εδάφη τους για να επιτύχουν ακριβώς τη σωστή ισορροπία του ζωτικού άνθρακα.