Вічна мерзлота — це ґрунт, температура якого залишалась нижче нуля протяжністю не менш як два роки поспіль, а часто — тисячоліттями. Вона вкриває близько 25% суші Північної півкулі: більшу частину Сибіру, Аляску, північ Канади, Тибет. Усередині вічної мерзлоти «законсервовані» рештки рослин і тварин з льодовикового і навіть доісторичного часів.
Вуглецевий запас. Мікробна декомпозиція цього органічного матеріалу стала неможливою при мінусових температурах. Але в мерзлоті зберігається приблизно 1,5 трильйона тонн вуглецю — вдвічі більше, ніж зараз міститься в атмосфері Землі у вигляді CO₂. При таненні мікроорганізми починають розкладати органіку, виділяючи CO₂ і метан (CH₄). Метан як парниковий газ у 80-разовий сильніший за CO₂ на 20-річному горизонті.
Спостережувані наслідки. На Ямалі (Росія) з 2014 року фіксуються «кратери» — вирви діаметром до 50 м, що виникають при раптовому підземному вибуху метану з кишень в мерзлоті. Термокарстові озера — озера, що утворюються над зонами танення — розширюються по всій Арктиці. Будівлі та трубопроводи в Якутії та на Аляску деформуються через нестабільний ґрунт. Супутники NASA (AVIRIS-NG, ATLAS) фіксують джерела метанових викидів там, де їх не очікували.
Проблема «тіппінг-пойнту». Якщо потепління перейде певний поріг, танення вічної мерзлоти почне виділяти достатньо метану, щоб самостійно прискорювати потепління — незалежно від того, що робитиме людство зі своїми викидами. Цей зворотний зв’язок — одна з найбільш обговорюваних і найгірше кількісно визначених загроз кліматичної науки. За різними оцінками, необоротний поріг знаходиться між +1,5°C і +2°C глобального потепління.