將負外部性「內部化」
因為在經濟發展的過中，對自然環境與資源的破壞都算是一種「負外部性」，但是經濟主體（國家）卻不需為此付出代價。將這些成本從GDP加以扣除，等於將負外部性「內部化」，才能計算出真正合理的GDP。托賓和諾德豪斯這種方法重新計算各國的經濟成長，結果發現美國的淨經濟福利所得根本不到GDP的一半，而且差距有越來越大的趨勢，顯見不考量環境成本的經濟成長，其「負外部性」的影響有多麼龐大。在納入「外部性」之後，決策者也才能真正做出理性的經濟決策。
諾德豪斯在1982年的文章〈How Fast Should We Graze the Global Commons？〉中，更細緻地談到了他所開創的「氣候經濟學」。諾德豪斯認為，工業排放的溫室氣體造成全球暖化，將導致農業歉收與海平面上升，這都會對經濟系統造成負面衝擊。而減少溫室氣體排放的政策措施，也必須經由經濟系統才能真正發生作用。
諾德豪斯對「氣候經濟學」的研究指出，應該從現在開始減少二氧化碳與其它溫室氣體排放，而非仍憑時光流逝。因為空等在經濟上代價高昂，若最終還是要實現減排將更高成本。至於最有效的政策，則是大幅提高二氧化碳的排放成本，通過「總量限制和交易」或者是「碳稅」，鼓勵企業和家庭盡量降低碳排放。瑞典皇家科學院如此總結：由於不受管制的市場會因為（負）外部性受到影響，諾德豪斯的工作為政府干預提供了令人信服的理由。
諾德豪斯的量化模型
1990年代，諾德豪斯發展出以成本效益分析氣候變遷的綜合量化模型（IAM）。他的模型有三個相互作用的模塊：碳循環模塊（描述了全球二氧化碳排放如何影響大氣中的二氧化碳濃度）、氣候模塊（描述CO2和其他溫室氣體的濃度，在大氣中如何影響能量平衡）、經濟成長模塊（描述不同的氣候政策如何影響經濟與二氧化碳排放）—三個模塊彼此也會相互影響。
Laureate William Nordhaus’ research shows that the most efficient remedy for problems caused by greenhouse gas emissions is a global scheme of carbon taxes uniformly imposed on all countries. The diagram shows CO2 emissions for four climate policies according to his simulations. pic.twitter.com/tmxUE6MiLn
— The Nobel Prize (@NobelPrize) 2018年10月8日
諾德豪斯後來創造出DICE和RICE兩種量化模型，則是最常被拿來運用的模型：DICE（動態綜合氣候經濟模型）是將整個世界當成一個整體，判斷有效的碳減排方案；RICE（區域綜合氣候經濟模型）則將世界分為多個個區域，美國、中國等碳排放大國是一個獨立區域，其他的區域則包含了多個國家。每個區域做為一個獨立的決策主體，在完全不合作、有限合作、完全合作等博弈環境下做出選擇。
諾德豪斯設計的量化模型，可用於模擬政策干預的後果，有助於評估如何引導市場經濟，在決定排放水準時平衡社會成本與收益。瑞典皇家科學院表示，沒有這樣的模型，根本就就無法解決人類的經濟活動與氣候變遷相互影響的問題。至於解決溫室氣體排放最有效率的方案，根據諾德豪斯的研究，便是對全球所有國家徵收碳稅（依據排放量負擔適當的稅額），碳排放交易機制也有相同的效果。
Human activity has contributed to the rapid increases in average global temperatures over the last 100 years. 2018 Economic Sciences laureate William Nordhaus’ research shows how economic activity interacts with basic chemistry and physics to produce climate change. #NobelPrize pic.twitter.com/bJoLC9QKSx
— The Nobel Prize (@NobelPrize) 2018年10月8日
諾德豪斯後來發展出RICE-1999、DICE-2007、RICE-2010、DICE-2013等不同改進版本，並在2010年對《哥本哈根協議》使用RICE-2010模型進行預測。結果發現，即便各國各自按照自行承諾的方式推動碳減排，也無法達到將全球氣溫上升控制在攝氏2度之內的目標—最好的結果僅有2.6度。但窮國不加入，控制幅度將增高到4.6度，要是什麼都不做，2200年全球均溫就會上升5.7度。
瑞典皇家科學院表示：「發展出用以描述經濟和氣候相互作用的量化模型，諾德豪斯是這個領域的第一人」、「他的模型整合了物理學、化學和經濟學的理論和經驗數據，如今被廣泛運用於模擬經濟與氣候如何共同進展。在考量諸如碳稅等氣候政策的結果時，也往往要借重諾德豪斯的量化模型。」
