在傅里叶提出大气层具有温室效应30多年之后，爱尔兰物理学家丁铎尔才通过实验确定了大气中哪些气体具有温室效应。丁铎尔曾明确指出，他测量温室气体的目的是为了解释大气的温室效应及其对地球气候的影响。丁铎尔发现大气的温室效应只是几种含量很少的由三原子组成的分子贡献的，也就是CO2和H2O等，而大气的主要成分氮气和氧气并没有温室效应(氮气在压力足够大的环境下也具有温室效应)。这些测量结果使丁铎尔意识到，地球气候的改变并不需要整个大气层在质量上有根本的改变，而只需要几种痕量气体的变化。丁铎尔也意识到，CO2是地球气候变化的关键因素，因为虽然水汽的温室效应比CO2更强，但大气中水汽的含量是由大气的温度决定的(克劳修斯-克拉珀龙方程)，当水汽含量达到饱和时，水汽凝结形成降水，从而减少大气中的水汽。当然，水汽的正反馈将放大CO2的温室效应,使得地球表面的增温远大于单纯的CO2增加所造成的温度升高。

在丁铎尔的时代，还没有关于分子结构的认识。因此，丁铎尔试图使用化学键的概念来解释为什么三原子分子能够吸收红外辐射,而双原子分子如N2和O2不吸收红外辐射。我们现在知道,双原子分子也具有化学键，它们之所以不吸收红外辐射是因为这些双原子分子的电子对称性，它们在振动时不会出现偶极矩,因此也不会吸收或放射红外辐射。可见，对温室气体的正确和全面的理解是在分子结构物理学和量子力学建立了之后才有的。