世界上，宇宙中任何物体都辐射电磁波。物体温度越高，辐射的波长越短。太阳表面温度约6000K，它发射的电磁波长很短，称为太阳短波辐射（其中包括从紫到红的可见光）。地面在接受太阳短波辐射而增温的同时，也时时刻刻向外辐射电磁波而冷却。地球发射的电磁波长因为温度较低而较长，称为地面长波辐射。短波辐射和长波辐射在经过地球大气时的遭遇是不同的：大气对太阳短波辐射几乎是透明的，却强烈吸收地面长波辐射。大气在吸收地面长波辐射的同时，它自己也向外辐射波长更长的长波辐射（因为大气的温度比地面更低）。其中向下到达地面的部分称为逆辐射。地面接受逆辐射后就会升温，或者说大气对地面起到了保温作用。这就是大气温室效应的原理。

  除了我们熟知的二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）外，氧化亚氮（N2O）、氢氟碳化合物（HFCs）、全氟碳化合物（PFCs）、六氟化硫（SF6）也是温室气体。由于后面三种温室气体管控得当，如今它们的影响可以忽略不计。氟利昂（freon）是氟氯代甲烷和氟氯代乙烷的总称,因此又称“氟氯烷”或“氟氯烃”,可用符号“CFC”表示.氟利昂包括20多种化合物,其中最常用的是氟利昂-12（化学式C Cl 2 F）,其次是氟利昂-11（化学式C Cl 3 F）.氟利昂是一种性能优良的冷冻剂,在家用电冰箱和空调机中广泛使用。

  如果没有温室效应，地球平均温度会是零下20℃左右，这意味着许多生命将无法在地球上生存。但温室气体过多，温室效应就变成了全球变暖问题，会给人类带来冰川融化、海平面上升、气候异常、病虫害增多、土地荒漠化加剧等全球性问题。温室效应是指透射阳光的密闭空间由于与外界缺乏热交换而形成的保温效应，就是太阳短波辐射可以透过大气射入地面，而地面增暖后放出的长波辐射却被大气中的二氧化碳等物质所吸收，从而产生大气变暖的效应。

HFCs、PFCs相关用途包括冰箱空调冷媒、灭火剂、气胶、清洗溶剂、发泡剂等；而SF6则有用于绝缘气体、灭火剂等。该三类管制温室气体于制造及使用阶段均可能造成排放。

  碳循环之所以重要，是因为它调节着两种最重要的温室气体CO2与CH4的大气浓度。碳循环比较复杂，它具有多种不同化学物质的化学转换，而水循环中不同库间的交换过程涉及到相变，但只有一个化学物质H2O的输送。

  在全球碳循环中有四个大的碳库：大气、生物圈（湿地与海洋）、地壳（含地幔）和海洋碳库。大气CO2库的大小在活跃的生物圈库（绿色植物，浮游生物，与整个食物链）和巨大的地壳碳库之间，进出小库的交换率比进出大库的要快几个量级。