Les émissions de CO2 présentent une grande hétérogénéité spatiale, en particulier parce que les combustibles fossiles sont utilisés essentiellement dans les zones industrialisées de l’hémisphère nord. Un effort international a permis le développement d’un réseau mondial constitué de plusieurs dizaines de stations de mesures de la pCO2 et d’autres gaz et paramètres associés (notamment le δ13C). L’enregistrement continu le plus long (depuis 1958) est celui de la station de Mauna Loa à Hawaï, la pCO2 étant mesurée par un système de spectroscopie infrarouge.
Chaque enregistrement de pCO2 se caractérise par une saisonnalité plus ou moins marquée qui dépend du cycle naturel saisonnier de la croissance des plantes. Cette saisonnalité est particulièrement large (> 20 ppm pour pCO2 et 1 ‰ pour le δ13C) pour les hautes latitudes de l’hémisphère nord caractérisées par de grandes forêts continentales.
Pour une même latitude, la pCO2 présente une variabilité de haute fréquence beaucoup plus marquée (de 20-30 ppm et 1 ‰ pour le δ13C) pour les sites sur le continent par rapport à ceux au-dessus de l’océan. Ces fluctuations illustrent la dynamique rapide liée à la biosphère terrestre et aux mélanges de masses d’air au-dessus des continents.
En plus du cycle saisonnier et des hautes fréquences, toutes les stations présentent une tendance commune à long terme avec un taux d’accroissement d’environ 1 à 2 ppm par an. Le suivi temporel permet de mettre en évidence des variations systématiques avec des maxima et des minima correspondant à certaines années (e.g. + 3,4 ppm en 1998 et + 0,6 ppm en 1992). Cette modulation interannuelle affecte toutes les latitudes, mais les variations sont plus marquées dans l’hémisphère nord.
