回顧全球變暖的科學歷史，通常可追溯到數學家傅里葉在1827年提出的地球大氣具有溫室效應的論點。需要指出的是，傅里葉在提出這一論點時，他并沒有給出(1)式那樣的定量計算，而只是定性地論述了這一問題。這是因為當時現代物理學的許多方面都還處于“嬰兒"階段。雖然紅外輻射早在1800年就被德國天文學家Frederick William Herschel發現,但那時紅外輻射仍然被稱為“暗熱"(dark heat)或“暗輻射"(dark radiation)，很類似今天所說的“暗能量"。雖然已認識到紅外輻射的強度隨溫度的升高而升高，并且知道紅外輻射可以穿越真空，但還不知道如何定量地計算紅外輻射傳輸。可見，當時對紅外輻射的認識還相當模糊。盡管如此，傅里葉的論文提出了以下幾個重要的論點：(1)地表溫度是由其接受的能量與其失去的能量之間的平衡所決定的，因此，計算地表溫度需要首先確定其能量的源和匯；(2)地球表面的熱能有三個可能的來源：太陽光、地球內部熱能的擴散和傅里葉所定義的“太空溫度"(temperatureofspace)，傅里葉認為地熱的貢獻可以忽略不計；(3)紅外輻射是地球熱能失去的唯一方式,因為紅外輻射隨溫度的升高而升高，所以，地表溫度將在得到的能量與失去的能量相等時達到平衡狀態；(4)可見光被地表和海洋所吸收,并轉化為紅外光；(5)地球大氣對太陽光是透明的，但對紅外輻射是不透明的。雖然傅里葉對這些問題的論述都是定性的，但他的第5個論點基本是我們今天對大氣的溫室效應和溫室氣體的通俗描述，他的關于輻射能量平衡、地表溫度與輻射能量之間的關系、地球大氣的輻射傳輸特性和地熱的作用等的直覺認識基本奠定了后來研究地表溫度問題的基礎。在論述大氣層對地球表面能量所起的作用時，傅里葉曾用瑞士登山家de Saussure發明的有玻璃蓋子的“熱箱"做比喻。傅里葉指出，大氣層就像該玻璃蓋子一樣，對太陽光是透明的，但對紅外輻射有阻擋作用，其效果很像玻璃溫室的效應(如前所述，大氣層的溫室效應與玻璃溫室的增暖效應有著本質的不同)。

作為一位數學物理學家，傅里葉不可能對一個科學問題的論述僅停留在定性的層面，他最擅長的還是使用數學的語言來論證物理問題。傅里葉在論述地熱對地表溫度的貢獻時，其結論是通過嚴格的推導給出的。傅里葉根據金屬熱傳導的原理來計算地球內的熱量向地表的擴散，盡管他的計算過高地估計了地熱的熱傳導，但其結論是，地熱對地表溫度的貢獻是非常微弱的，基本可以忽略不計。傅里葉還使用了地表溫度的周期性日變化和季節變化作為邊界條件計算地球次表層的溫度變化，正是根據這樣的計算，他后來發展出了我們今天稱之為傅里葉級數的重要數學分析工具。傅里葉還根據該計算正確地預測了地球次表層溫度的日變化隨土壤深度的加深而迅速衰減，但次表層溫度的年際變化隨深度的衰減要弱得多。我們知道，傅里葉最為重要的科學貢獻就是推導出固態物體熱傳導的偏微分方程。根據傅里葉本人的說法，試圖解釋地熱向地表的傳導是其解決熱傳導問題的主要動力。

在構建現代科學基礎的早期階段，人們的認知總是會出現這樣或那樣的錯誤，有一些在我們今天看來甚至是根本性的錯誤,即使像傅里葉這樣的科學巨人也不例外。他在解釋為什么極地的地表溫度在極夜期間接近200K 而不是無限低時，曾提出在太空存在大約200K的“太空溫度"。他認為正是這一熱源的存在，極夜期間極地的溫度接近200K。我們今天知道，傅里葉所謂的“太空溫度"應該是宇宙背景溫度，大約是3K，而不是200K。我們也知道，極地在極夜期間的地表溫度之所以接近200K，是由于大氣和海洋自熱帶向極地輸送熱量的結果，輸送來的熱量與極地紅外輻射冷卻之間的平衡決定了極地溫度在極夜期間接近200K，而不是因為存在所謂的太空熱源。