Wolf et al. (2024): Distribution et morphologie des zones de formation de traînées de condensation persistantes et non persistantes dans ERA5

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L’aviation contribue au réchauffement climatique mondial en étant responsable de 2,5 à 2,6 % des émissions mondiales de dioxyde de carbone (CO₂) en 2018. Toutefois, le CO₂ n’est que partiellement responsable de l’effet climatique de l’aviation. D’autres contributions au changement climatique induit par l’aviation proviennent des sous-produits de la combustion des combustibles fossiles tels que les oxydes d’azote (NOx) ou le dioxyde de soufre (SO₂). Actuellement, de nombreux efforts sont déployés pour utiliser des carburants alternatifs, comme l’hydrogène, afin de rendre l’aviation plus respectueuse de l’environnement. Cependant, la combustion de carburants contenant des liaisons hydrogène, qu’ils soient d’origine fossile ou synthétique, entraîne l’émission de vapeur d’eau, qui est contenue dans les gaz d’échappement. Cette vapeur d’eau peut ensuite se condenser et entraîner la formation de traînées de condensation. Ces traînées sont des nuages artificiels, optiquement minces, semblables à des cirrus, dont on sait qu’ils ont, en moyenne, un effet de réchauffement net sur le climat mondial.

Dans la nouvelle étude de Wolf et al, les simulations de modèles de la réanalyse ERA5 fournie par le Centre européen pour les prévisions météorologiques à moyen terme (ECMWF) et les observations de l’IAGOS (In-service Aircraft for a Global Observing System) ont été utilisées pour obtenir des climatologies des régions où les traînées de condensation sont les plus susceptibles de se former et leur relation avec les conditions ambiantes. L’accent est mis sur une région allant de l’est des États-Unis à l’Europe centrale.

Wolf et al. fournit des distributions de la distance typique de traversée d’une zone propice à la formation de traînées de condensation, sur la base des mesures IAGOS et des simulations ERA5 de la température et de l’humidité relative. Il a été constaté que pour IAGOS, 50 % des traversées des régions de traînées de condensation persistantes sont inférieures à 9 km, tandis que dans ERA5, la médiane est de 155 km.

En outre, Wolf et al. a évalué la morphologie des régions de formation de traînées de condensation persistantes en termes de taille, d’orientation, de longueur et de rapport d’aspect des régions individuelles. Les informations relatives à la forme des traînées de condensation persistantes pourraient être utiles à la prise de décisions concernant le reroutage horizontal ou vertical des vols. La moitié des régions de traînées de condensation persistantes ont une superficie inférieure à 35 000 km2 (à 200 hPa) et la médiane de la dimension maximale est inférieure à 760 km (à 200 hPa). En outre, ces régions ont tendance à être de forme quasi-circulaire avec une légère tendance à la forme ovale et un alignement préférentiel le long du flux dominant d’ouest.

Les distributions verticales saisonnières du potentiel de formation de traînées de condensation persistantes sont des informations qui pourraient être utilisées par les compagnies aériennes pour évaluer la distance qu’elles devraient parcourir en moyenne pour se dérouter. Un aperçu saisonnier est donné dans la figure ci-dessous. L’analyse fournit une perspective générale de la distribution temporelle et spatiale de ces régions dans ERA5. Elle montre que les distributions verticales de la formation de traînées de condensation persistantes sont caractérisées par un maximum entre 250 et 200 hPa. La distribution horizontale de ces régions suggère qu’elles sont susceptibles d’apparaître au même endroit sur des niveaux de pression adjacents.

En outre, la température, l’humidité relative et la vitesse du vent sont étudiées afin d’identifier leurs effets sur la formation de traînées de condensation persistantes. La formation de traînées persistantes est principalement limitée par des conditions trop chaudes au-dessous et trop sèches au-dessus de la région de formation. La distribution des traînées persistantes est orientée vers les basses altitudes entre 30° N et 70° N, suivant des lignes de température et d’humidité relative constantes. Dans le cas d’une coïncidence observée entre une vitesse de vent élevée et une formation importante de traînées de condensation persistantes, il est difficile de savoir si les traînées persistantes et le jet-stream sont favorisés par les mêmes conditions météorologiques ou si le jet-stream lui-même favorise l’apparition de traînées persistantes. L’analyse suggère que certaines régions de traînées de condensation persistantes seront difficiles à éviter en reroutant les avions en raison de leurs grandes étendues verticales et horizontales.