Les lacs ont tendance à émettre du dioxyde de carbone (CO2) dans l'atmosphère, ce qui en fait des acteurs importants de la régulation naturelle de son climat par la planète. Cependant, la direction du flux de CO2 entre les lacs et l'atmosphère peut être influencée par l'homme ou par des facteurs naturels tels que les précipitations ou la température de l'air.

Le lac Supérieur est le plus grand lac d'eau douce de la planète, et un certain nombre d'études détaillées menées à la fin des années 1990 et au début des années 2000 ont révélé que, comme la plupart des lacs, c'était une source nette de CO2 dans l'atmosphère. Cependant, des publications antérieures décrivaient le lac Supérieur comme un puits de CO2 atmosphérique. Le Dr Soren Brothers du Centre d'écologie et du Département des sciences des bassins versants de l'USU a analysé les données de surveillance des concentrations d'oxygène dissous dans le lac au cours des 50 dernières années. Son analyse a indiqué que la plupart des années, le lac absorbe le CO2 atmosphérique de fin mai à début octobre, mais expulse ensuite du CO2 pendant l'hiver.

Cette réanalyse des flux de CO2 a entraîné la publication de Light peut avoir déclenché une période d'hétérotrophie nette dans le lac Supérieur en Limnologie et Océanographie par Soren Brothers et son coauteur, le Dr Paul Sibley de l'Université de Guelph. Leur synthèse a indiqué qu'un événement climatique puissant tel que l'El Niño de 1997/98, couplée aux effets du changement climatique, pourrait faire du lac Supérieur une source estivale temporaire de CO2 dans l'atmosphère. Leur recherche démontre comment la dynamique changeante du CO2 dans les lacs contribue à la fois au changement climatique et est affectée par celui-ci. L'El Niño de 1997/98 a été associé à une forte baisse de la couverture de glace hivernale du lac Supérieur, tandis que le changement climatique avait progressivement réchauffé ses eaux et réduit sa couverture nuageuse. Une augmentation simultanée de la clarté de l'eau a entraîné une plus grande pénétration de la lumière, libérant une partie du bassin de carbone organique dissous du lac pour la libérer dans l'atmosphère sous forme de CO2. Depuis le début et le milieu des années 2000, le lac semble être revenu à un puits net de CO2 atmosphérique.

Comme les caractéristiques de l'eau du lac Supérieur sont à bien des égards similaires à celles de certaines parties des océans du monde, Brothers et Sibley suggèrent que leurs résultats pourraient être pertinents pour le vaste réservoir mondial de carbone organique dissous dans les eaux marines. Des implications majeures pour les rétroactions marines-atmosphériques potentielles existent avec le réchauffement climatique futur.