La raison de cette différence n’est pas entièrement comprise, mais plusieurs facteurs pourraient être impliqués.
Une possibilité est que les changements dans la circulation océanique entraînent l’absorption d’une plus grande quantité de CO2 par l’océan pendant les périodes glaciaires. Lorsque l’océan est froid, il peut contenir davantage de CO2 dissous. À mesure que le climat de la Terre se réchauffe et que les océans se réchauffent, ils libèrent une partie de ce CO2 stocké, entraînant une augmentation des niveaux de CO2 atmosphérique.
Une autre possibilité est que les changements dans la croissance des plantes entraînent une baisse des niveaux de CO2 pendant les périodes glaciaires. Les plantes absorbent le CO2 de l’atmosphère au cours de leur croissance et stockent ce carbone dans leurs feuilles, leurs tiges et leurs racines. Lorsque les plantes meurent, ce carbone est rejeté dans l’atmosphère. Pendant les périodes glaciaires, la croissance des plantes est plus lente et davantage de carbone est stocké dans les plantes, ce qui entraîne une baisse des niveaux de CO2 atmosphérique.
Les changements dans la quantité de poussière dans l’atmosphère peuvent également entraîner des variations du CO2 atmosphérique. La poussière peut agir comme catalyseur de réactions chimiques qui éliminent le CO2 de l’atmosphère. Pendant les périodes glaciaires, il y a plus de poussière dans l’atmosphère, ce qui peut expliquer pourquoi les niveaux de CO2 sont plus faibles.
Les mécanismes précis qui font varier les niveaux de CO2 au cours des périodes glaciaires font encore l’objet de recherches scientifiques. Cependant, il ressort clairement des données sur les carottes de glace que ces fluctuations se produisent régulièrement et qu'elles sont liées aux changements du climat terrestre.