以下は、太陽エネルギーバランスの例である。太陽エネルギーの30%は地球で反射され70%が地球圏内に達する。70%のうち19%が雲、水蒸気、エアロゾルを含めた大気で吸収され、30%が地球表面を暖めたり、水(海)を蒸発させたりするのに使われる。残りの21%は表面から反射される。21%のうち6%が直接地球圏外へ出てゆく。15%が赤外活性物質に吸収される。大気で吸収されたエネルギーと地球表面を暖めたエネルギーは、大気の運動エネルギーを高める。
赤外活性物質は、3原子以上からなる分子で、大気の場合多くがH2OそしてCO2がそれに続く。赤外線を吸収してエネルギーが高くなった分子は大気の分子と衝突するなどして大気分子の運動エネルギーを増す。H2OやCO2等のガスが温室効果ガスと呼ばれる。
Ｓ．入射太陽エネルギー: 100％
Ａ．大気によって反射される分：6％
Ｃ．雲によって反射される分：20％
Ｄ．地球表面で反射される分：4％
Ｒ．雲と大気から宇宙空間に放射される分：64％
Ｂ．大気に吸収される分：16％
Ｆ．雲に吸収される分：3％
Ｇ．熱伝導と上昇気流による分：7％
Ｈ．水蒸気の潜熱（蒸発熱）によって雲と大気に運ばれる分：23％
Ｋ．大気に吸収される地球からの放射分：15％
Ｅ．地球から直接宇宙空間に放射される分：6％
Ｌ．陸と海に吸収される分
H2Oの赤外線吸収量はCO2に比べると桁違いに大きい。加えて大気中に大量に存在する。大気中のH2Oの量は条件によって大きく変わるが1-3%、CO2は400ppmとすると二桁違う量である。下図で示すようにH2Oの赤外線の吸収量が、25倍以上と言えるかも知れない。
Fig. 大気中ガスの温室効果の比較
上記の太陽エネルギーのバランスから、地球表面から放射された赤外線が大気中の赤外活性分子に吸収される量は、地球に到達する太陽エネルギーの約20%( = 15/70)である。20%のうちCO2よりもH2Oが圧倒的に多く赤外線を吸収するものと考えられる。従って、CO2の温室効果の影響はかなり小さいのかも知れない。太陽エネルギーのバランスと H2O や CO2 の量、赤外線の吸収量の考察から CO2 の量が数 10 ppm 変化しても温度変化への影響はないものと考えられるのだが。