Dès le début du 20e siècle, les progrès instrumentaux permettent le déploiement de plusieurs stations de mesure météorologique à travers le globe. Dans les années 1930, de nombreuses stations de mesure au sol révèlent une augmentation de la concentration en gaz atmosphérique.
Les observations de G. Callendar
En 1938, Guy Steward Callendar (1898-1964), un ingénieur du génie électrique et météorologue amateur, suggère que l’augmentation de ces émissions de gaz carbonique est liée à la combustion de charbon et de pétrole est en cours. Selon ses calculs, la combustion de bois, charbon et pétrole aurait émis plus de 150 000 million de tonnes de CO2 dans l’atmosphère entre 1880 et 1930.
Suite à ses observations, Steward Callendar conclut que l’augmentation de la concentration atmosphérique en gaz carbonique pourrait engendrer une augmentation des températures. Pour l’ingénieur, ce réchauffement pourrait s’avérer bénéfique puisqu’il empêcherait le retour d’un éventuel âge glaciaire et il écrit “In conclusion, it may be said that the combustion of fossil fuel, whether it be peat from the surface or oil from 10,000 feet below, is likely to prove beneficial to mankind in several ways, besides the provision of heat and power. For instance the above mentioned small increases of mean temperature would be important at the northern margin of cultivation, and the growth of favourably situated plants is directly proportional to the carbon dioxide pressure [Brown and Escombe, 1905]. In any case the return of the deadly glaciers should be delayed indefinitely”.
L’étude de Callendar a été très critiquée par ses pairs. En effet, les méthodes de mesures de la concentration
en gaz carbonique sont encore très aléatoires d’un site à l’autre et les données utilisées, peu fiables.
Les travaux de C. Keeling à l’Observatoire de Mauna Loa
Dans les années 1950, les dispositifs de mesures de la composition atmosphérique progressent. Il faut attendre les années 1960 avant l’obtention des premières longues séries de mesures fiables de la concentration atmosphérique en gaz carbonique grâce aux travaux du physicien américain Charles Keeling. Celui-ci mène, depuis 1958, une campagne de mesures à la station d’observation de Mauna Loa, sur l’île de Hawaï.
Les relevés de Keeling montrent une augmentation régulière de la concentration atmosphérique en gaz carbonique (+3.4/100 entre 1958 et 1967). Des observations réalisées au Pôle Sud montrent un taux de croissance similaire, ce qui suggère une augmentation globale de la concentration en CO2, et non locale.
Reprenant les hypothèses émise par des travaux antérieurs, Keeling s’interroge sur l’existence d’un lien entre l’augmentation de la concentration moyenne en CO2 et l’accroissement de la consommation d’énergie produite par la combustion de combustibles fossiles (charbon, pétrole…).
En 1973, Keeling publie son analyse des relevés effectués à Mauna Loa sous le titre évocateur Is Carbon Dioxide from Fossil Fuel Changing Man’s Environment ? Il en tire la conclusion suivante : “Pendant la majeure partie de l’existence de l’homme sur Terre, le combustible était le bois et d’autres plantes qui avaient poussé quelques années seulement avant d’être incinérées. L’effet de cette combustion était négligeable sur la composition atmosphérique parce qu’il ne faisait qu’accélérer le transfert de carbone de l’atmosphère à la biosphère. Mais au cours des deux derniers siècles, les hommes ont commencé à brûler des combustibles fossiles emprisonnés dans les roches sédimentaires et cette combustion a largement augmenté la concentration atmosphérique en dioxyde de carbone.”