永久冻土是指土壤温度在至少两年内不高于0°C的土层。这些土层通过有机物质的分解储存了大量二氧化碳和甲烷。北半球近25%的区域被永久冻土覆盖，主要分布于极地或山区。遗憾的是，这些区域的平均气温正以最快速度上升，导致永久冻土加速融化并释放有害温室气体。研究人员近期发现北冰洋永久冻土的渗透性日益增强，表现为海底涌泉数量激增——甲烷正通过气泡形式从这些泉眼中涌向海面。这些气孔究竟释放多少甲烷尚不明确，正是当前研究的焦点。光学光谱技术在此类测量中尤具价值——Axetris公司的LGD设备采用TDLS技术，可实现亚ppm级甲烷浓度检测。凭借实时监测的优势，该技术还能精确定位甲烷气孔。
气候变化存在诸多自然成因，但当前全球变暖的速度主要源于大气中的二氧化碳。如今已确凿证实，这种二氧化碳是由人类活动产生的。研究人员通过检测大气中二氧化碳的同位素来获取证据。同位素是指同一元素中中子数不同的原子。然而其电子和质子数相同。二氧化碳中存在12CO2、13CO2和14CO2三种同位素，其中12CO2占比最高。这三种同位素在大气中的比例因二氧化碳来源而异。例如，化石燃料燃烧产生的二氧化碳可与植物分解过程产生的二氧化碳明确区分。经多年研究证实，化石燃料导致的二氧化碳同位素特征在大气中占比显著最高。由于二氧化碳及其同位素在中红外光谱中具有可靠的吸收特性，光学光谱仪成为首选检测工具。
这是因为雄心勃勃的气候目标仅靠减排很可能无法实现。这项技术始于二氧化碳——它至今仍是所有温室气体中占比最大的成分。该技术被称为"直接空气捕获"（DAC）或"碳捕获与封存"（CCS），能从环境空气中过滤二氧化碳。捕获的二氧化碳随后被高压封存于地层，或作为化肥及合成燃料的原料。但此类设施的建设和运营过程中，生产环节与能源消耗仍会产生二氧化碳排放。初步研究显示，目前投入使用的设施均表现出较高效率。但要实现温室气体显著减排，仍需建设更多设施。除二氧化碳减排外，空气中甲烷的削减也正被纳入讨论。无论针对何种温室气体减排，可靠的测量技术对这类设施的高效运行都至关重要——例如可实时监测过滤器效能，或及时检测温室气体储存过程中的泄漏。