在傅里葉提出大氣層具有溫室效應30多年之后，愛爾蘭物理學家丁鐸爾才通過實驗確定了大氣中哪些氣體具有溫室效應。丁鐸爾曾明確指出，他測量溫室氣體的目的是為了解釋大氣的溫室效應及其對地球氣候的影響。丁鐸爾發(fā)現(xiàn)大氣的溫室效應只是幾種含量很少的由三原子組成的分子貢獻的，也就是CO2和H2O等，而大氣的主要成分氮氣和氧氣并沒有溫室效應(氮氣在壓力足夠大的環(huán)境下也具有溫室效應)。這些測量結果使丁鐸爾意識到，地球氣候的改變并不需要整個大氣層在質(zhì)量上有根本的改變，而只需要幾種痕量氣體的變化。丁鐸爾也意識到，CO2是地球氣候變化的關鍵因素，因為雖然水汽的溫室效應比CO2更強，但大氣中水汽的含量是由大氣的溫度決定的(克勞修斯-克拉珀龍方程)，當水汽含量達到飽和時，水汽凝結形成降水，從而減少大氣中的水汽。當然，水汽的正反饋將放大CO2的溫室效應,使得地球表面的增溫遠大于單純的CO2增加所造成的溫度升高。

在丁鐸爾的時代，還沒有關于分子結構的認識。因此，丁鐸爾試圖使用化學鍵的概念來解釋為什么三原子分子能夠吸收紅外輻射,而雙原子分子如N2和O2不吸收紅外輻射。我們現(xiàn)在知道,雙原子分子也具有化學鍵，它們之所以不吸收紅外輻射是因為這些雙原子分子的電子對稱性，它們在振動時不會出現(xiàn)偶極矩,因此也不會吸收或放射紅外輻射。可見，對溫室氣體的正確和全面的理解是在分子結構物理學和量子力學建立了之后才有的。