温室气体有效地吸收地球表面、大气自身(由于相同的气体)和云散射的热红外辐射。大气辐射朝所有方向散射，包括向地球表面的散射。温室气体将热量捕获在地表-对流层（大约 1 万米高空以下）系统内，这个作用称为―温室效应‖。对流层中的热红外辐射与其散射高度上的大气温度强烈耦合。在对流层中，温度一般随高度的增加而降低。从某一高度射向空间的红外辐射一般产生于平均温度为-19℃的高度，并通过射入的净太阳辐射达到平衡，从而使地球表面保持在高得多的温度上（目前平均为+14℃的）。温室气体浓度的增加导致大气红外辐射捕获能力提高，这就形成了一种辐射强迫，因而导致温室效应增强，即所谓的―增强的温室效应‖，造成对流层和地表温度上升。