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Haute Atmosphère
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L'aviation aujourd'hui et dans le futur
Alors que jusqu'à présent il était mineur, l'impact de l'aviation sur le climat n'est plus négligeable: le trafic aérien est en pleine croissance et pourrait avoir une influence importante sur le climat dans le futur. Il est nécessaire-et parfois difficile- d'estimer l'effet de ce mode de transport sur le climat actuel et avenir.
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1. Airbus A320 par Ian Britten © FreeFoto.com
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L'aviation aujourd'hui et ses incertitudes
Le rapport international le plus récent sur le changement climatique (1999) est déjà dépassé en ce qui concerne l'aviation, puisqu'il prenait en compte son développement jusqu'en 1995. Il est difficile aujourd'hui de faire des prévisions sur le transport aérien futur: de 1993 à 2000 le nombre de passagers aériens a augmenté de 10% par an en Europe, mais depuis le 11 septembre 2001, les épidémies en Asie et la guerre en Irak, le trafic a diminué.
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En 2002 les recettes moyennes par passager ont diminué de 4%, et le fret de 8%. En même temps, le marché des vols à bas prix a explosé en Europe, et la tendance est à l'augmentation croissante. On estime que dans les 20 prochaines années il y aura 5 % de passagers en plus chaque années.
Les prévisions
Le trafic aérien est souvent exprimé en Revenu Passager Kilomètre (RPK) qui est l'addition des kilomètres parcourus par les passagers en une année. Cette valeur a crû de 360% entre 1970 (551 milliards) et 1995 (2 537 milliards). Les estimations pour le futur sont incertaines.
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2. Répartition géographique du kérosène consommé par l'aviation civile (mai 1992).
source: Rapport IPCC sur l'aviation 1999 Fig. 9-10
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3. Prévisions de trafic mondial en 2015 et 2050 en RPK.
Issu de 'The plane truth' (J. Whitelegg / N. Williams) basé sur les données IPCC 1999
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On suppose qu'en 2015 ce chiffre sera de 5 700 milliards, et qu'en 2050 le RPK se situera entre 14 000 et 23 000 milliards (prévisions ICAO / EDF pour un développement économique moyen). Si on estime que la population atteindra 10 milliards en 2050, cela signifie que chaque humain voyagera en moyenne entre 1 400 et 2 300 kilomètres par an en avion.
De nos jours, les avions ne représentent que 2% de la totalité des émissions de dioxyde de carbone par l'homme. Leur contribution au changement du bilan radiatif a été estimée à 3,5% en 1992. Ce n'est pas énorme, mais si le RPK augmente considérablement dans les prochaines années, le trafic aérien aura une influence grandissante sur le climat: on estime à 10% au moins sa contribution au réchauffement climatique en 2050.
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4a. Nombre de passagers aériens dans le monde entre 1992 et 2001 (prévisions pour l'année 2001).
Source: International Civil Aviation Organisation ICAO (Déc 2001)
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4b. Le calcul en tonne-kilomètre est une mesure du trafic passagers, fret et courrier qui prend en compte la distance parcourue (Ici en milliards entre 1992 et 2001).
Source: ICAO
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L'impact climatique:
Les avions émettent des particules directement dans la haute troposphère et la basse stratosphère. Ils modifient les concentrations en gaz à effet de serre, comme le dioxyde de carbone (CO2), l'ozone (O3) et le méthane (CH4). Ils sont la source de traînées de condensation nuageuse (les contrails, que l'on voit dans le ciel derrière les avions) et pourraient faire augmenter la couverture nuageuse en cirrus. Tout cela a une influence sur le changement climatique.
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Les processus en phase gazeuse
Comme tout ce qui consomme de l'énergie fossile, les avions produisent du CO2 (environ 2% du CO2 d'origine humaine). Mais ils émettent aussi des oxydes d'azote, qui ont deux effets majeurs sur la haute atmosphère: ils forment de l'ozone et détruisent le méthane.
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La durée de vie de l'ozone étant courte, sa formation est un processus local et temporaire. En 1992, il y avait 6% de plus d'ozone dans les couloirs aériens que dans les zones sans avions. Ce chiffre pourrait monter à 12% en 2050. La diminution du méthane (environ -2% en 1992, -5% en 2050) est quant à elle plus répartie sur le globe. L'ozone que les avions produisent indirectement et le méthane qu'ils détruisent sont tous deux des gaz à effet de serre, et à l'échelle globale ces deux effets s'annulent quasiment. A l'échelle locale et principalement dans l'hémisphère Nord, le réchauffement dû à la formation de l'ozone dans les couloirs aériens dépasse le refroidissement causé par la diminution du méthane.
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5. Les avions ont des effets inverses sur l'ozone et le méthane de la troposphère qui sont des gaz à effet de serre.
Auteur: E. Uherek
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6. Contrails et nuages cirrus : la condensation de l'eau émise par les avions forme des contrails. certaines études montrent que la formation des cirrus est favorisée par l'existence de contrails.
Photo: (c) Bernhard Mühr, Karlsruher Wolkenatlas
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Vapeur d'eau, contrails et cirrus
Les avions émettent des gaz entre la troposphère et la stratosphère, près de la tropopause, où les températures sont très basses. L'air froid ne pouvant contenir que peu d'eau sous forme de vapeur , celle-ci condense très facilement dans cette zone. Dans la queue des avions se forment des traînées de condensation, appelées contrails. Ce sont des nuages composés de cristaux de glace et qui peuvent devenir des nuages de type cirrus. |
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Dans les couloirs aériens au dessus de l'Europe, des Etats-unis et de l'Atlantique Nord, ils peuvent couvrir 5% du ciel. On estime qu'ils occupent 0,1% du ciel dans le monde et que ce chiffre pourrait atteindre 0,5% en 2050. Les contrails, tout comme les cirrus, ont un effet de serre, puisqu'ils bloquent les rayons du soleil mais qu'ils retiennent davantage le rayonnement infrarouge réémis par la Terre. Les émissions de carbone et de sulfates favoriseraient en plus la condensation de cirrus supplémentaires, ajoutant à cet effet.
Etat des connaissances
Les diagrammes ci-dessous montrent comment l'aviation contribue au forçage radiatif, c'est à dire quelle est son influence sur les apports et les pertes d'énergie de la Terre, donc sur son équilibre thermique. Ces effets sont plus ou moins bien connus, l'incertitude étant représentée sur les schémas par les barres d'erreurs en noir: on voit clairement que l'impact actuel des avions sur ce forçage est méconnu, et que les prévisions de leurs effets dans le futur présentent aussi de grandes incertitudes.
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Les avions supersoniques
A des altitudes élevées, les émissions d'oxydes d'azote sont responsables de la diminution de l'ozone stratosphérique. C'est en partie pour cette raison que les vols passagers d'avions supersoniques n'ont jamais connu un important développement. Les émissions de gaz dans la stratosphère se répartissent sur tout le globe, et on ne connait pas bien leur conséquence sur le système atmosphérique et sur la couche d'ozone.
Le Concorde, qui s'est envolé pour la première fois en 1969 et volait à 18 km d'altitude dans la stratosphère (contre 12 km environ pour un Boeing), a été le seul avion supersonique à faire des vols réguliers. Il a effectué son dernier vol en 2003.
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8. Le Concorde - seul avion supersonique de transport de passagers ayant volé régulièrement
©BBC news
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A propos de cette page:
auteur: Elmar Uherek - MPI Mainz
1ère version: 09.07.2003
relecteur pédagogique: Michael Seesing - Uni Duisburg - 07.08.2003
dernière version: 08.08.2003
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