从组成地球大气的成分来看，氮气占78%，氧气占21%，氩气等差不多占了0.9%，这些占大气中99%以上的气体都不是温室气体，这些非温室气体一般来说与入射的太阳辐射相互作用极小，也基本上不与地球放射的红外长波辐射产生相互作用。也就是说，它们既不吸收也不放射热辐射，对地球环境有重大影响的是大气中含量极上的温室气体，这些气体只占大气总体积混合比的0.1%以下，但由于它们能够吸收和放射辐射，在地球能量收支中起着重要的作用。
温室气体主要包括水蒸气（H?O）、二氧化碳（CO?）、甲烷（CH4）、氧化亚氮（N?O）、臭氧（O?）、一氧化碳（CO），以及氯氟烃、氟化物、溴化物、氯化物、醛类和各种氮氧化物、硫化物等极微量气体。水蒸气能凝结和沉降，其在大气中通常会停留十天时间，通过人为源头进入大气的流量比“自然”蒸发的要少得多。因此，它对长期的温室效应没有显著作用。这就是对流层水汽（通常低于10公里高度）不被认为是造成辐射强迫的人为气体的主要原因。在平流层（大气层约10公里以上的部分），人为排放对水汽确实有显著影响。
平流层水汽对变暖的贡献，从强迫和反馈两方面讲，都要比来自甲烷或二氧化碳小得多。因此一般认为水汽是一个反馈介质，而不是引发气候变化的强迫。而二氧化碳、甲烷等温室气体可以吸收地表长波辐射，与“温室”的作用相似，对保持全球气候的适宜性具有积极的作用，若无“温室效应”，地球表面平均气温将是零下19℃，而非现在的领上14℃。但是，一旦大气中温室气体的浓度在短时间内出现剧烈变化，气候系统中原有的稳定和平衡就会被破坏。
温室气体基本可以分为两大类，一类是地球大气中所固有的、但是工业化（约1750年）以来由于人类活动排放而明显增多的温室气体，包括二氧化碳、甲烷、氧化亚氮、臭氧等；另一类是完全由人类生产活动产生的（即人造温室气体），如氯氟烃、氟化物、溴化物、氯化物等。例如，氯氟烃（如CFC-11和CFC-12）曾被广泛用于制冷机和其他的工业生产中，人类活动排放的氯氟烃导致了地球平流层臭氧的破坏。20世纪80年代以来，由于制定了保护臭氧层的国际公约，氯氟烃等人造温室气体的排放量正逐步减少。
由于二氧化碳含量在温室气体中占比最高，且温室效应最显著，减排一般指减少二氧化碳排放，碳达峰即是二氧化碳达峰。如果考虑所有温室气体，则可将非二氧化碳温室气体排放量乘以其温室效应值（如GWP）后换算为等价二氧化碳当量，这样可以将不同温室气体的效应标准化。
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