Ревелл организовывал и возглавлял исторические экспедиции после Второй мировой войны, участники которых месяцами добирались до тогда еще не изученных вод средней и южной части Тихого океана и исследовали одни из самых глубоководных районов в мире. Он вспоминал эти экспедиции как «один из величайших периодов изучения Земли… Каждый раз, отправляясь в плавание, ты делал неожиданные открытия. Они были просто революционными. Ничто из того, что мы предполагали, не подтверждалось. А все, чего мы не предполагали, оказывалось реальностью». В то время в большинстве учебников по геологии говорилось, что дно глубоководного района являет собой «плоскую и лишенную приметных элементов равнину». Ревелл с коллегами обнаружили на морском дне глубокие каньоны и выявили в средней части Тихого океана огромную, ранее неизвестную науке горную гряду. Эти открытия подтвердили превалирующую сегодня теорию тектоники платформ, объясняющую движение континентов и поверхности Земли. Ревелл был инициатором создания Калифорнийского университета в Сан-Диего. Он также внес весомый вклад в развитие такого направления, как демографические исследования, и изучал экономику развивающихся стран.
Помимо всего этого, он также стоял у истоков современных исследований изменения климата.
Интерес к углекислому газу у Ревелла возник в результате того, что он узнал еще студентом Помонского колледжа, — его поразило, что в океанах содержится в 60 раз больше углекислого газа, чем в атмосфере. В его кандидатской диссертации, написанной в 1936 г., утверждалось, что большую часть углекислого газа, выделяющегося при сжигании топлива человеком, поглощает океан. Таким образом, человеческая деятельность, в результате которой выделяется углекислый газ, очень слабо влияет (если вообще влияет) на климат, потому как значительную его часть улавливает океан. Эта точка зрения преобладала в течение последующих нескольких десятилетий4.
МАСШТАБНЫЙ ГЕОФИЗИЧЕСКИЙ ЭКСПЕРИМЕНТРевелл также размышлял над утверждением Гая Каллендара, что увеличение концентрации углекислого газа в атмосфере вызывает рост температуры у поверхности Земли. Поначалу он, опираясь на свое исследование, пришел к выводу, что Каллендар, скорее всего, ошибается и не знает о поглощении углекислого газа океаном. Но к середине 1950-х гг. Ревелл изменил мнение. Причиной стали результаты его исследования, связанного с испытаниями ядерного оружия в Тихом океане.
После Второй мировой войны ВМС прибегли к услугам Ревелла, чтобы получить представление о том, как эти испытания влияют на океан, путем отслеживания распространения радиации через океанические течения. В ходе исследований специалисты из группы Ревелла выявили «сильные, резкие» изменения температуры воды на разных глубинах. Это стало открытием — океан функционировал не так, как они себе представляли. Как сказал Ревелл, «океан — это колода карт». Ревелл пришел к выводу, что «в океане два слоя воды, теплый и холодный, которые перемешиваются ограниченно». Это ограничивает способность океана поглощать углекислый газ5. Именно тогда, в середине 1950-х гг., Ревелл совместно с коллегой Хансом Зюссом написал статью, в которой подробно описывалось это открытие и которая стала вехой в изучении климата.
Название статьи говорило само за себя: «Обмен углекислым газом между атмосферой и океаном и увеличение содержания углекислого газа в атмосфере за последние десятилетия». В ней упоминались выводы как Аррениуса, так и Каллендара. Однако статья была неоднозначной. В одной ее части, как и в кандидатской диссертации Ревелла, говорилось, что большую часть углекислого газа поглощают океаны, а потому углекислый газ глобального потепления не вызовет. В другой же ее части содержался противоположный вывод — хотя океаны и поглощают углекислый газ, этот процесс по большей части временный ввиду химического состава морской воды и недостаточного обмена между теплым и холодным слоями, т.е. углекислый газ возвращается в атмосферу. Иными словами, океан поглощает гораздо меньше углекислого газа, чем считалось ранее. И если углекислый газ не задерживается в океане, ему больше некуда деваться, кроме как возвратиться в атмосферу. Это означает, что концентрация углекислого газа в атмосфере неизбежно будет расти. Последнее утверждение Ревелл добавил уже позже, напечатав его на новом листе и приклеив скотчем к исходной рукописи.
Прежде чем отправить статью, Ревелл включил в нее еще одну мысль, возникшую в последний момент: увеличение содержания углекислого газа «может стать существенным в грядущие десятилетия, если объемы промышленного сжигания топлива по-прежнему будут возрастать экспоненциально. Человечество сегодня проводит масштабный геофизический эксперимент, который не мог произойти в прошлом и который невозможно воспроизвести в будущем». Последнее предложение станет в последующие годы упоминаться так часто, как Ревелл и представить не мог. Фактически оно превратится в пророчество6.