A grandes rasgos, el permafrost es hielo mezclado con partículas minerales, y forma una capa bajo la superficie, quedando lo bastante resguardada de los rayos del Sol como para que buena parte del material permanezca congelado de manera ininterrumpida durante miles o incluso millones de años. Tan solo la capa superficial se deshiela durante el corto verano de la región ártica y algunas otras donde el permafrost abunda. La materia orgánica, rica en carbono, que está atrapada más abajo en el permafrost, queda libre cuando este se acaba derritiendo ante un aumento inusual y persistente de las temperaturas. Esta liberación puede acarrear la emisión masiva a la atmósfera de gases con efecto invernadero.