Voici ce que nous savons du coût climatique des traînées blanches que les avions laissent dans le ciel
Les traînées de condensation, abréviation de traînées de condensation, sont des traînées blanches souvent observées dans le ciel derrière les avions. L'atlas international des nuages, qui classe les nuages, leur réserve une catégorie : les cirrus homogenitus, un exemple de nuages artificiels.
Les traînées de condensation contribuent au changement climatique, en s'ajoutant au réchauffement dû au dioxyde de carbone émis par l'aviation. Bien que l’ampleur exacte du réchauffement provoqué par ces nuages vaporeux soit incertaine, ce que l’on sait maintenant suggère que la réduction du nombre de traînées de condensation pourrait potentiellement réduire l’impact climatique des vols.
Les traînées sont constituées de cristaux de glace. Ceux-ci réfléchissent la lumière du soleil, ce qui fait que la surface de la Terre reçoit moins d'énergie, mais en même temps piégeant une partie du rayonnement infrarouge sortant de la Terre. En fonction de l'équilibre entre ces deux effets opposés, une perte nette d'énergie ou un gain d'énergie, les traînées de condensation individuelles peuvent se réchauffer ou se refroidir au cours de leur vie, mais le réchauffement domine une fois la moyenne calculée sur la population annuelle mondiale de traînées de condensation.
Comment sont-ils fabriqués ?
Des traînées de condensation se forment derrière les avions à environ 10-11 km d'altitude. Ils ne se forment que dans les régions suffisamment froides et humides de l’atmosphère, où la vapeur d’eau se condense sur les particules de suie émises par les moteurs d’avion pour former des gouttelettes liquides qui gèlent en cristaux de glace. Les régions où il y a le plus de traînées de condensation se trouvent en Europe, dans l'Atlantique Nord et dans l'est de l'Amérique du Nord. Ils sont plus rares en Asie.
Les particules de suie sont nécessaires pour former des traînées de condensation, mais même les moteurs qui émettent très peu de particules de suie génèrent quand même des traînées de condensation. D'autres particules, souvent formées dans le panache du moteur, prennent le relais et conduisent à la formation de traînées de condensation. Mais certaines combinaisons de technologies de carburant et de moteur pourraient encore permettre de former moins de traînées de condensation, ou du moins des traînées de condensation ayant un impact climatique moindre.
Les caractéristiques d’une traînée de condensation dépendent initialement de la taille, de la forme et de la position du moteur de l’avion qui l’a créée, mais les conditions atmosphériques sont finalement plus importantes.
Dans une atmosphère sèche, les traînées de condensation ne durent que quelques minutes et couvrent une surface infime : leur impact climatique est négligeable. Mais si l’atmosphère reste suffisamment froide et humide, de nombreuses traînées de condensation se forment, grandissent et se rassemblent pour former des champs de nuages de glace, appelés cirrus de traînées de condensation.
Les cirrus de traînées ont un impact sur le climat car ils durent plusieurs heures et peuvent couvrir de vastes zones, couvrant parfois des pays entiers, comme cela a été observé au Royaume-Uni et en France, par exemple.
Certains cirrus à traînée de condensation peuvent avoir le même impact climatique que des dizaines, voire des centaines de tonnes de dioxyde de carbone.
Deux effets rendent les traînées de condensation particulièrement puissantes. Bien qu’elles se forment initialement à partir des quelques centaines de kilogrammes de vapeur d’eau et des dizaines de grammes de suie libérés chaque minute de vol, les traînées de condensation gagnent ensuite en masse à cause de l’humidité de l’atmosphère. De plus, les cristaux de glace absorbent le rayonnement infrarouge à pratiquement toutes les longueurs d'onde, tandis que le dioxyde de carbone n'absorbe que dans des plages de longueurs d'onde étroites.
Cependant, les cirrus de traînée de condensation affectent fortement le flux d’énergie entrant et sortant de la Terre pendant quelques heures. Cela contraste avec les changements comparativement plus faibles provoqués par le dioxyde de carbone, qui durent des siècles. Ainsi, le réchauffement provoqué par un vol sera initialement dominé par les traînées de condensation, mais le dioxyde de carbone dominera quelques années après le vol.
Acheminer les avions pour éviter de voler dans les régions où se forment des traînées de condensation pourrait ralentir le réchauffement climatique provoqué par un secteur aérien en pleine croissance. Mais il reste encore beaucoup de choses que les scientifiques doivent comprendre sur la façon de prédire quels vols verraient leur impact climatique le plus réduit grâce à ce type de planification.
Les prévisions météorologiques concernant l'humidité à l'altitude de vol doivent s'améliorer, et une façon d'y parvenir est de disposer de mesures d'humidité plus précises et plus fréquentes. C'est l'objectif du projet de recherche Mist, dans lequel je travaille avec Honeywell Aerospace UK et Boeing UK pour développer un capteur d'humidité permettant de détecter la formation de traînées de condensation, voir comment le capteur peut être intégré sur des avions commerciaux et évaluer comment de meilleures mesures d'humidité affectent l'impact climatique prévu des traînées de condensation.
De nombreux projets de recherche cherchent à mieux quantifier l’impact climatique des traînées de condensation et à trouver des moyens de former moins de traînées de réchauffement. Changer de carburant ou de technologie de moteur est lent. Mais optimiser les trajectoires de vol avec les prévisions météorologiques pour éviter les régions froides et humides de l’atmosphère où se forment les traînées de condensation pourrait être réalisable plus rapidement.
Nicolas Bellouin, professeur de processus climatiques, Université de lecture
Photo principale par Brigitte Elsner sur Unsplash
