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Dossier thématique 9 - décembre 2012


Le projet ITAAC

Impact du Transport Aérien sur l'Atmosphère et le Climat


Ce projet réunit des chercheurs de 6 laboratoires depuis le mois de février 2009. Son objectif : évaluer l'impact climatique des émissions d'aéronef en vol de croisière. Il s’appuie sur une nouvelle approche qui consiste à évaluer et à reconstruire de manière cohérente et continue l’évolution non-linéaire des perturbations chimiques et radiatives dans l'atmosphère, pour différents régimes d'émissions.


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Configuration des traînées nuageuses issues du trafic aérien


L’empreinte climatique du transport aérien

L’impact de l’aviation sur l’environnement et le changement climatique a retenu l’attention de façon croissante au cours des dernières années, en raison de l’augmentation du trafic aérien, de l’ordre de 5% par an depuis 1980, ce qui conduira, selon les estimations des industriels, à un doublement à l’horizon 2020. Malgré les améliorations techniques attendues que l’industrie aéronautique compte mettre en œuvre (notamment la diminution de 50% des rejets de CO2 par passager/km), l’augmentation du trafic s’accompagnera d’un accroissement des émissions atmosphériques gazeuses et particulaires, avec des effets environnementaux encore très incertains.

Dans ce contexte, les rapports de synthèse élaborés par le "Groupe d'Experts Intergouvernemental sur l'Evolution du Climat" (GIEC, en anglais IPCC) ont montré clairement que les gaz et les particules émises par les moteurs d’avion contribuent à l’augmentation de l’effet de serre en altérant à la fois le bilan radiatif global (émissions de CO2, de vapeur d’eau, et formation des traînées de condensation) et l’équilibre chimique de l’atmosphère (chimie des NOx et de l’ozone). Les évaluations plus récentes n’ont pas permis de réduire de manière significative les incertitudes qui subsistent, l’objet du projet ITAAC est donc de contribuer à leur réduction.

De la petite échelle à l’échelle globale



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Figure 1 : Champ de vorticité longitudinale de turbulence atmosphérique
obtenu par simulation en veine hydraulique.


Afin d'évaluer l'impact climatique des émissions d'aéronefs en vol de croisière, une nouvelle approche est proposée. Elle consiste à évaluer et à reconstruire de manière cohérente et continue l’évolution non-linéaire des perturbations chimiques et radiatives. Ces opérations sont conduites pour différents régimes des émissions issues des réacteurs, et en fonction de l'évolution de ces émissions jusqu'à leurs transformations aux grandes échelles.  Le projet est structuré en trois volets complémentaires qui traitent successivement des processus aérodynamiques autour de l'aile et la combustion dans les réacteurs générant de la suie, de la formation des traînées de condensation et leur dégénérescence à méso-échelle et, enfin de l’impact global à grande échelle.
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Figure 2 : Distribution et taille (en microns) des particules de glace d’une traînée de condensation
simulée numériquement pour un temps de quelques minutes après le passage d'un avion.


Le projet met en œuvre une hiérarchie de modèles numériques pour traiter ces différentes échelles, ainsi que l’obtention de données de validation par simulation en veine hydraulique ou de mesures in-situ aéroportées.

Vers une gestion « verte » du trafic aérien ?



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Figure 3 : Impact du transport aérien sur la température de surface du globe en fonction de la latitude.
A l’horizon 2100 les effets "non-CO2" dus aux traînées de condensation  
et aux perturbations de la chimie atmosphérique sont supérieurs  à ceux dus au seul rejet de gaz carbonique par les réacteurs.

L'objectif du projet est d'évaluer l’empreinte climatique d’un vol en fonction des zones de l’atmosphère qu’il pourrait rencontrer, notamment celles où les traînées de condensation seront les plus persistantes et donc à même d’induire un forçage climatique maximum. Se posera alors la question de l’évitement de ces zones et de l’équilibre à trouver entre un surplus éventuel de consommation pour faire cet évitement, et donc une augmentation du rejet de CO2 et le gain apporté par la réduction de nébulosité associée. 

Un nouveau défi pour la gestion du trafic aérien !



Coordinateurs du projet : D. Cariolle et O. Eiff
Laboratoires impliqués :  CERFACS - CNRM - IMFT - ISAE - LAPLACE - SAFIRE

 

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