Misurazioni dirette dimostrano che l’aumento della concentrazione della CO₂ genera un maggiore intrappolamento di calore nell’atmosfera.
Se l’effetto della CO₂ fosse realmente soggetto a saturazione, l’aggiunta di altra CO₂ non dovrebbe causare un maggior effetto serra. Le osservazioni invece continuano a riscontrare un aumento dell’effetto serra conseguente alla crescita della concentrazione di CO₂. L’articolo Increases in greenhouse forcing inferred from the outgoing longwave radiation spectra of the Earth in 1970 and 1997 (Harries 2001) lo dimostra.

 La NASA ha lanciato nel 1970 il satellite IRIS che misura lo spettro IR tra 400 cm^-1 e 1600 cm^-1. Successivamente, nel 1996, la Agenzia Spaziale del Giappone lanciò il satellite IMG che registrava analoghe misurazioni. Harries nel 2001 ha confrontato i due set di dati per valutare le eventuali modifiche della radiazione IR uscente dall’atmosfera a distanza di 26 anni. Ciò che emerse è indicato nel grafico della Figura 1.

Figure 1: cambiamento dello spettro IR tra il 1970 ed il 1996 dovuto ai gas in traccia presenti. 'La temperatura di brillanza' è l’equivalente della temperatura di corpo nero (Harries 2001).

 In sostanza si è in presenza di una diminuzione delle radiazione uscente in corrispondenza delle bande di assorbimento di energia da parte di gas serra quali CO₂ e Metano (CH₄). La modifica della radiazione uscente nelle bande della CO₂ è in accordo con quanto atteso teoricamente. Pertanto il lavoro ha trovato “una conferma sperimentale di un aumento significativo dell’effetto serra sulla Terra”.
Questo risultato è stato anche confermato da lavori successivi che hanno usato dati di satelliti più recenti. Griggs 2004 ha confrontato gli spettri del 1970 e 1997 con ulteriori dati del satellite NASA AIRS lanciato nel 2003. Chen 2007 ha esteso la analisi al 2006 usando i dati del satellite AURA lanciato nel 2004. Entrambi i lavori hanno trovato le modifiche nelle bande di assorbimento della CO₂ in accordo con gli aumenti di concentrazioni registrati.  Possiamo quindi affermare che esiste una evidenza sperimentale che l’aumento della CO₂ impedisce alla radiazione ad onda lunga (IR) di fuoriuscire nello spazio.

Misurazione della radiazione ad onda lunga diretta verso il basso

Che cosa succede alla radiazione ad onda lunga assorbita dai gas serra? La energia riscalda la atmosfera che a sua volta reirradia la radiazione IR in tutte le direzioni. Una parte di questa energia ritorna in basso verso la superficie della Terra e  quindi è lecito  attendersi  che la radiazione ad onda lunga aumenti con l’incremento della CO₂ presente in atmosfera.
Philipona 2004 ha trovato proprio questo, cioè che la radiazione IR verso il basso aumenta a seguito di una crescente azione dell’effetto serra. Evans 2006 ha portato questa analisi più avanti. Analizzando ad alta risoluzione  i dati spettrali, è possibile distinguere quantitativamente i singoli contributi dei diversi gas antropogenici. Il risultato ha condotto gli autori a concludere “questi dati sperimentali dovrebbero porre fine alle argomentazioni degli scettici che sostengono la non esistenza di una relazione tra i gas serra ed il riscaldamento globale dell’atmosfera”.
Abbiamo quindi una serie di evidenze sperimentali inerenti l’incremento dell’effetto serra dovuto alla CO₂. I satelliti ci indicano che meno radiazione ad onda lunga sfugge verso lo spazio, e naturalmente il risultato di questo disequilibrio di energia è l’accumulo di calore degli ultimi 40 anni.