Depuis les années 1850, les variables du climat sont directement mesurées par des instruments : thermomètres pour la température, baromètres pour la pression et pluviomètres pour les précipitations. Ces mesures directes sont plus fiables que les proxies indirects (Partie 1.4.2). Toutefois de nombreux biais peuvent exister, notamment pour les séries de température les plus anciennes : mauvaise orientation des stations climatologiques ou remplacement des instruments de mesure par exemple.