Рассмотрена возможность одновременного определения температуры воздуха и концентрации исследуемого газа. Особенностью Р и R-ветвей колебательно–вращательных полос поглощения атмосферных газов является резкое различие изменения коэффициентов поглощения с изменением температуры. Высокая чувствительность коэффициентов поглощения R-ветви к изменению температуры позволяет определить профиль распределения температуры в атмосфере. Восстановление вертикального профиля исследуемого газа по уходящему излучению Земли как в P так и R ветвях полосы поглощения исследуемого газа будет однозначно только при установлении истинной температуры слоёв. Данные закономерности продемонстрированы для стандартной модели атмосферы, представленной последовательностью однородных слоёв толщиной 100 метров от поверхности Земли до высоты 5 километров, которая преобразовывалась в виде пары однородных слоёв, толщина которых изменялась от 500 до 4500 метров. Проведено решение системы уравнений для спектральных участков уходящего излучения Земли 1240,901-1240,949 см-1 и 1240,98-1241,02 см-1, а также 1327,05-1327,1см-1 и 1327,12-1327,17см-1.
Тепловое излучение поверхности Земли неоднородно из-за рельефа, состава почвы, растительности, озёр, рек, техногенных сооружений и т.д. Использование данных регистрации радиометра в ближайшем слабо поглощающем спектральном участке от линии поглощения исследуемого газа, позволяет оценить излучательную способность поверхности Земли. Ошибочное задание температуры поверхности Земли при расчетах вертикального распределения содержания метана в воздухе по уходящему излучению атмосферы приводит к значительным отклонениям содержания метана в слоях атмосферы. Эти отклонения имеют противоположный знак при расчётах по уходящему излучению в P или R ветвях полосы поглощения исследуемого газа, которые увеличиваются с ростом ошибки задания температуры. Данная закономерность позволяет определить истинную излучательную температуру поверхности Земли по сходимости результатов расчёта содержания исследуемого газа в слоях атмосферы одновременно в P и R ветвях полосы поглощения данного газа.