En annen rekke av bevis er ulik temperaturendring for ulike nivåer i jordens atmosfære. Grunnleggende fysiske lover krever at drivhuseffekten produserer oppvarming av den lavere atmosfæren (troposfæren), men kjøling av den øvre atmosfæren (stratosfæren). Nedbryting av ozonlaget på grunn av utslipp av kuldemedier har også resultert i en sterk avkjølende effekt i stratosfæren. Hvis solens variasjoner var ansvarlige for den observerte oppvarmingen, skulle oppvarming av både troposfæren og stratosfæren kunne forventes.