S podatki, pridobljenimi s satelitskimi opazovanji, je možno tudi kvantitativno povezati vsebnost CO₂ v zraku in krepitev toplogrednega učinka. Članek »Ocena porasta učinka toplogrednih plinov na podlagi satelitskih meritev spektra dolgovalovnega sevanja Zemlje med leti 1970 in 1997« (Harries, 2001)  pojasnjuje to povezavo. Leta 1970 je NASA izstrelila satelit IRIS, ki meri v infrardečem delu spektra v valovnih dolžinah med 6,25 mikrometri (valovno število 1600 cm^-1 ) in 25 mikrometri (valovno število 400 cm^-1 ). Leta 1996 je japonska vesoljska agencija izstrelila satelit IMG, ki meri v podobnem spektralnem območju. Harries je l. 2001 v omenjenem članku meritve primerjal in ugotovil, do kakšnih razlik je prišlo v 26-letnem obdobju. Sprememba izhodnega sevanja Zemlje je prikazana na spodnji sliki.

Slika 1: Spremembe v dolgovalovnem spektru med leti 1970 in 1996. Na sliki so označeni deli spektra, kjer sevajo posamezni atmosferski plini.  Izraz "Brightness temperature" označuje temperaturo, ki bi jo ob enakem izsevanem toku imelo idealno črno telo (Harries, 2001).

Primerjava je pokazala upad izhodnega sevanja v tistih valovnih dolžinah, kjer toplogredni plini, kot so ogljikov dioksid (CO₂) in metan (CH₄), absorbirajo energijo. Spremembe v izhodnem sevanju se ujemajo s teoretičnimi pričakovanji. Omenjena študija je torej z meritvami potrdila teoretično pričakovanje, da povečana vsebnost toplogrednih plinov poveča ogrevanje površja Zemlje. 

Tudi kasnejše študije, ki so uporabile novejše satelitske podatke, so ta rezultat potrdile – npr. študija, ki je uporabila meritve leta 2003 izstreljenega Nasinega satelita AIRS (Griggs, 2004). Ta analiza je bila nadgrajena z uporabo podatkov leta 2004 izstreljenega satelita AURA; dodani so bili podatki do leta 2006 (Chen, 2007). Obe študiji sta potrdili pričakovane spremembe izhodnega sevanja v delu dolgovalovnega spektra, kjer so absorpcijske črte CO₂.

Meritve vpadnega dolgovalovnega sevanja

Kaj se zgodi z energijskim tokom dolgovalovnega sevanja, ki ga absorbirajo toplogredni plini? Absorbirana energija segreva ozračje, ki nato ponovno izžareva sevanje v infrardečem (dolgovalovnem) delu spektra. Ta ponovno izsevan energijski tok potuje v vseh smereh. Del je usmerjen nazaj proti površju Zemlje. Zato lahko pričakujemo, da ob povečani vsebnosti CO2 absorbirano in ponovno izsevano dolgovalovno sevanje del dodatnega energijskega toka preusmeri navzdol.  

Philipona (2004) ugotavlja, da je to res tako - da se je navzdol usmerjen energijski tok dolgovalovnega sevanja dejansko povečal zaradi toplogrednega učinka. Evans (2006) je v svoji analizi odkril dodatne podrobnosti. Z analizo visoke ločljivosti spektralnih meritev je določil, kako lahko posamezne dele energijskega toka dolgovalovnega sevanja v smeri navzdol količinsko pripišemo posameznim toplogrednim plinom, katerih koncentracije so se povečale zaradi antropogenih izpustov. Rezultati so pripeljali avtorje do sklepa, da »bodo ti merski podatki s svojo težo lahko učinkovito odpravili dvome o povezavi med povečano koncentracijo toplogrednih plinov v atmosferi in globalnim segrevanjem površja Zemlje.«

Za povezavo med vsebnostjo CO₂ v ozračju in okrepljenim toplogrednim učinkom je na voljo torej kar nekaj empiričnih dokazov, učinek pa je možno dokazati tudi teoretično. Satelitske meritve potrjujejo, da v vesolje uhaja manj energije z dolgovalovnim sevanjem. Meritve na površju Zemlje pa dokazujejo, da se del okrepljenega dolgovalovnega sevanja vrača nazaj na Zemljo pri tistih valovnih dolžinah, kjer sevanje absorbira CO2. Rezultat tega energijskega neravnovesja pa je kopičenje toplote v zadnjih 40 letih, pretežno v oceanih.