大気の温度を決めるのは、太陽エネルギーだけではありません。 前述したように、地球表面は可視領域の太陽放射を吸収した後、赤外線を宇宙空間に放射している。 図2は12月から2月までのもので、北半球では冬、南半球では夏である。 予想通り、赤道付近の地表が最も気温が高く、両極に向かうほど、あるいは高度が高くなるにつれて気温が下がっている。 しかし、意外なことに、大気下層で最も気温が低いのは赤道上の対流圏界面であり、極域よりも気温が低くなっている。 図版：ハンス・キャシディ（Hans & Cassidy）。 6月から8月（南半球の冬、北半球の夏）の温度プロット（図3）を見ると、赤道上の温度は季節によってあまり変化していないことがわかります。 中高緯度域では、気温の等高線が北に移動しているため、より大きな変化が起きている。 赤道上の対流圏界面は、南極上空の成層圏に勝るとも劣らない極寒の地である。 図版：ハンス・キャシディ（Hans & Cassidy）。 提供：Gale Group
地表に戻る分も含めて。 このため、温室効果ガスと呼ばれるガスが赤外線を大気中に閉じ込め、温度を上昇させます。 温室効果ガスには、水蒸気（H2O）、二酸化炭素（CO2）、メタン（CH4）などがあり、その代表的なものは、水蒸気（H2O）、二酸化炭素（CO2）、メタン（CH4）です。 温室効果ガスがない場合、地球の表面温度は平均で約32℃低くなると言われています。 この温度は水の凝固点よりはるかに低いため、温室効果がなければ、地球は生命にとってはるかに住みにくい場所になることは明らかです。
温室効果ガスは地球上の生命維持に不可欠ですが、多ければ良いというわけではありません。 19世紀半ばに産業革命が始まって以来、人間は化石燃料を燃やすことによって、大気中に放出する二酸化炭素の量を増やしてきた。 1958年の記録開始以来、遠隔地の大気中の二酸化炭素濃度は増加の一途をたどっている。 極地の氷が溶け、海が膨張し、沿岸の都市が海に覆われる、気候が急激に変化し、適応できない植物や動物が絶滅する、風や天候が予測不可能に変化し、農業に大きな打撃を与える、などである。 温室効果ガスの増加がもたらすであろう変化を予測する上での問題は、地球の気候が非常に複雑で相互に関連したシステムであることだ。 大気、海洋、大陸、氷冠の相互作用は完全には解明されていない。 排出された二酸化炭素の一部が海に吸収され、最終的に炭酸塩岩（石灰岩など）として堆積することは知られているが、これが定常的なプロセスなのか、私たちが常に排出する量に追いつくことができるのかはわかっていない。 地球の気候を模倣するために設計されたコンピューターモデルは、多くの近似的な計算をしなければならない。 しかし、これらの完璧とはいえないモデルによる計算では、二酸化炭素濃度が2倍になると、北半球の平均気温が4〜6℃上昇することが示唆されている。 これは大したことではないと思われるかもしれないが、大きな氷床が北半球の大部分を覆っていた最後の氷河期には、地球の平均気温は現在のレベルよりわずか41°F (5°C) 低かったことに留意してほしい
。