直到1896年，瑞典物理化学家阿伦尼乌斯才开始定量地计算气候对CO2变化的敏感性。阿伦尼乌斯的主要研究工作是物理和化学，他于1903年获诺贝尔化学奖，他的一项重要成果是推算CO2和水汽对红外辐射的吸收谱，并使用斯特蕃-玻尔兹曼定律和能量平衡原理计算气候对CO2变化的敏感性以及水汽的正反馈效应。

阿伦尼乌斯推算CO2和水汽对红外辐射的吸收所使用的数据是来自美国天文学家Samuel P. Langley积累的月光红外波段的观测资料。他设计了一个简单的气候模式，该模式在垂直方向只有一个等温的大气层，在纬度方向是格点化的，并有季节变化，类似于我们今天所说的一维气候模式（真正温室？）。该模式还考虑了水汽的正反馈和冰-雪反照率的正反馈。利用该模式，阿伦尼乌斯发现，如果大气中的CO2浓度增加一倍，全球平均的地表温度将升高6℃。与现在精确的多层气候模式给出的地表气温对CO2加倍的敏感性数值(2—4℃)相比，阿伦尼乌斯的模式过高地估计了气候对CO2变化的敏感性。

他也是第一位提出人类燃烧的化石燃料有可能导致全球变暖、并且有可能阻止气候系统向下一个冰川期演变的科学家。有意思的是，阿伦尼乌斯认为气候变暖将有助于人类生存环境的改善，而且日益增加的地球人口需要更为温和的气候环境。这一观点也是目前那些认为全球变暖并非是一件坏事的人们的主要论点之一。

4. 施瓦氏、Frank Very等：确立辐射传输

量子力学登场了。相关知识请自己补课：

当气候科学进入20世纪之后，它的发展极大地得益于物理学,尤其是物理学中关于分子结构的认识以及量子力学的发展极大地促进了人们对气体分子吸收谱(分子光谱)的理解。这些物理学理论告诉我们，一种气体分子的吸收谱是由其分子结构决定的(如CO2和水汽的分子结构决定了它只吸收和放出红外波段的电磁波)，吸收谱中的每一根吸收线实际上是该分子在两个振动态之间的能量差，是量子化选择性吸收的结果。在此基础上,温室气体的吸收谱也在实验室得到了广泛和准确的测量。

一个对气候学发展具有重要贡献的是天文学领域辐射传输理论的发展和完善。在20世纪初期，天文学家和天体物理学家出于对恒星结构以及恒星内部能量的径向辐射和对流的研究兴趣，建立了辐射传输的基本理论，这方面的代表性工作是施瓦氏在1906年发表的论文。在该论文中，施瓦氏给出了辐射传输的基本方程.还有一些天文和天体物理学家为了解释地球大气层对太阳辐射传输的影响和校正太阳辐射的地面观测结果，也开始研究太阳辐射在地球和太阳系行星大气中的传输问题。一个代表性工作是Frank Very在1908年发表的论文。他们已开始用多层大气的模型来研究辐射传输问题。著名天体物理学家钱德拉塞卡在1950年发表了他的关于辐射传输的著作，从而系统地建立了辐射传输理论。