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El principal gas responsable del efecto invernadero es el vapor de agua, debido a su capacidad para absorber una parte importante de la radiación infrarroja que desde la Tierra se devuelve al espacio. Hay una parte de la radiación infrarroja que se llama la «ventana atmosférica», ya que retorna al espacio sin apenas interferencias. Gracias a ello se evita el excesivo caldeamiento de la atmósfera.
Hay una serie de gases en pequeñas concentraciones, pero que se van acumulando en los últimos años. El problema de estos gases es que absorben intensamente el infrarrojo y muchos de ellos precisamente absorben las ondas de la «ventana atmosférica».
Por su cantidad, el gas más importante es el dióxido de carbono, que representa un 0,03% en volumen del aire y que se incrementa con una tasa anual del 0,4 %. El incremento de este gas en la atmósfera se debe tanto al aumento de las emisiones como a la eliminación de grandes superficies de bosque que dejan de asimilarlo en la fotosíntesis.
El segundo gas en importancia es el metano, que tiene una concentración doscientas veces menor que el dióxido de carbono, pero que crece a una tasa anual del 1%. Este gas se origina por fermentaciones sin oxígeno y se emite en cantidades importantes desde los pantanos y arrozales.
También las fermentaciones digestivas del ganado y de las hormigas blancas que ocupan los termiteros producen cantidades considerables de gas metano.