Permafrost er permanent frosne områder, som dækker store dele af de nordlige arktiske områder, i Alaska, Canada og Sibirien. I disse områder er der bundet meget store mængder organisk kulstof. Nogle beregninger siger cirka en tredjedel af al den jordbundne kulstof i verden. Meget af dette kulstof vil kunne nedbrydes og frigøres, hvis de permafrosne områder begynder at tø. I nogle områder, specielt de permafrosne tørvemoser i Sibirien, vil denne nedbrydning foregå under iltfri betingelser, hvilket betyder, at der frigøres metan, som er en 20 gange stærkere drivhusgas end CO2. I andre områder vil en forøget bakterieaktivitet betyde, at det organiske materiale nedbrydes og frigøres som CO2.

De sydligste dele af de arktiske permafrostområder er allerede nu begyndt at tø op, og fortsætter denne udvikling, vil det sandsynligvis betyde en kraftig, positiv tilbagekobling, som vil forstærke den globale opvarmning.