Saulgeot et al. (2023): Effets de la stratification atmosphérique et de la position des moteurs sur les propriétés des jeunes traînées de condensation

---

L’impact des traînées de condensation formées derrière les avions est un sujet important de recherche pour comptabiliser de façon précise la contribution au réchauffement climatique du secteur aérien. Parmi les facteurs influençant la formation et la persistance de ces traînées, la composition du panache et de l’atmosphère fait l’objet de recherche intense mais le rôle joué par le sillage des avions n’a reçu que peu d’attention.

Une étude paramétrique bidimensionnelle sur les effets de la stratification et de la position du jet du moteur le long de l’envergure a donc été réalisée pour évaluer l’impact radiatif potentiel des traînées de condensation précoces. Cette phase a la particularité de présenter une dynamique purement bidimensionnelle. Elle joue un rôle particulier dans la dispersion verticale des traînées de condensation en raison des effets combinés de la stratification et de l’interaction jet-vortex. Le modèle se compose de deux tourbillons contrarotatifs et de deux panaches d’échappement de moteur. Il représente une coupe transversale du sillage de l’avion pendant la phase tourbillonnaire.

L’interactions entre le jet émis par les moteurs à l’origine des traînées et le sillage de l’avion entraîne d’importantes modifications de l’altitude de la traînée (de l’ordre de plusieurs centaines de mètres). Ce changement d’altitude a des conséquences sur l’impact radiatif des traînées puisque le changement de température associé influence le contenu en glace et les propriétés radiatives. Cet entrainement tourbillonnaire dépend fortement du positionnement relatif du jet par rapport aux tourbillons marginaux en bout d’aile. La dispersion du jet est aussi fortement influencée par les forces de flottabilité associées à la stratification de l’atmosphère. Trois comportements principaux sont observés. Pour de faibles niveaux de stratification, le panache de glace descend avec les tourbillons de sillage, générant un faible impact optique. Cet impact est d’autant plus faible que les jets sont proches des tourbillons de bout d’aile. Pour des niveaux élevés de stratification et un faible espacement entre les jets, le panache de glace a tendance à rester à l’altitude de vol et à s’étendre horizontalement, générant un impact optique plus important. Enfin, pour des valeurs élevées de stratification et d’espacement des jets, le panache reste concentré dans les tourbillons à l’altitude de vol, ce qui se traduit par un faible impact optique. Un effet de seuil est constaté, ce qui pourrait permettre d’alimenter des modèles climatiques à plus grande échelle, moins bien résolus. En particulier, un jet situé plus près de l’extrémité de l’aile entraîne des traînées de condensation situées à des altitudes plus basses et une épaisseur optique réduite, ce qui suggère que la position du jet pourrait être un moyen intéressant d’atténuer l’impact radiatif des traînées de condensation.