Traînée de condensation - Définition et Explications

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Introduction

Traînées de condensation derrière un avion quadriréacteur Boeing 747
Condensation d'altitude en sortie de réacteurs

Les traînées de condensation sont créés par la condensation de la vapeur () d'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.) émise par les moteurs (Un moteur est un dispositif transformant une énergie non-mécanique (éolienne, chimique, électrique, thermique par exemple) en une énergie mécanique ou...) d’avion à très haute altitude (L'altitude est l'élévation verticale d'un lieu ou d'un objet par rapport à un niveau de base. C'est une des composantes géographique et biogéographique qui explique la répartition de la vie sur...). Elles se produisent généralement à 10 000 m d'altitude avec un taux d'humidité (L'humidité est la présence d'eau ou de vapeur d'eau dans l'air ou dans une substance (linge, pain, produit chimique, etc.).) de plus de 68% et une température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est reliée aux sensations de froid et de chaud, provenant du...) à partir de -39°. Elles s'estompent souvent rapidement par sublimation mais se transforment parfois, dans des conditions propices d'hygrométrie et de température, en nuages artificiels analogues à des cirrus allongés. On les appelle aussi traînées de vapeur, traînées blanches ou encore contrail (pour condensation trail). Elles contribuent à modifier la chimie (La chimie est une science de la nature divisée en plusieurs spécialités, à l'instar de la physique et de la biologie avec lesquelles elle partage des espaces d'investigations communs ou...) naturelle de la haute troposphère (La troposphère est la partie de l'atmosphère terrestre située entre la surface du globe et une altitude d'environ 8 à 15 kilomètres, selon la latitude et la saison....), de plus en plus touchée par la pollution (La pollution est définie comme ce qui rend un milieu malsain. La définition varie selon le contexte, selon le milieu considéré et selon ce que l'on peut...) atmosphérique de haute altitude.

Nature physico-chimique des trainées

Photo satellitale prise au dessus de la Géorgie (MODIS,NASA (La National Aeronautics and Space Administration (« Administration nationale de l'aéronautique et de l'espace ») plus connue sous son abréviation NASA, est l'agence gouvernementale...), le 13 octobre 2004), montrant des chapelets de centaines de traînées de condensation transformées en cirrus artificiel

Vues d'un satellite (Satellite peut faire référence à :) météorologique, ces traînées sont détectables dans le spectre visible (La lumière visible, appelée aussi spectre visible ou spectre optique est la partie du spectre électromagnétique qui est visible pour l'œil humain.) de jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil éclairent...), mais on peut les suivre encore mieux en tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) dans les 3 longeurs d'ondes de 8,5, 11,0 et 12,0 micromètres de l’infra-rouge. Ceci indique qu'elles contiennent de l'eau liquide (La phase liquide est un état de la matière. Sous cette forme, la matière est facilement déformable mais difficilement compressible.) et/ou des cristaux de glace (La glace est de l'eau à l'état solide.) et qu'elles impactent le bilan radiatif de l'atmosphère terrestre (L'atmosphère terrestre est l'enveloppe gazeuse entourant la Terre solide. L'air sec se compose de 78,08 % d'azote, 20,95 % d'oxygène, 0,93 % d'argon, 0,039 % de dioxyde de carbone et des traces...). Ces trainées contiennent aussi des aérosols de particules émises par les réacteurs, mais leur cinétique (Le mot cinétique fait référence à la vitesse.), et leurs modifications physico-chimiques sous l'effet de la température, des UV solaire et du rayonnement (Le rayonnement, synonyme de radiation en physique, désigne le processus d'émission ou de transmission d'énergie impliquant une particule porteuse.) cosmique, de l'ozone (L’ozone (ou trioxygène) est un composé chimique comportant 3 atomes d’oxygène (O3). Sa structure est une résonance entre trois états....) et des gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi-indépendants. Dans l’état gazeux, la matière n'a pas de forme propre ni de volume...) est encore mal comprise

L'imagerie (L’imagerie consiste d'abord en la fabrication et le commerce des images physiques qui représentent des êtres ou des choses. La fabrication se faisait jadis soit à la main, soit par impression...) satellitaire a permis de mieux comprendre leur dynamique (Le mot dynamique est souvent employé désigner ou qualifier ce qui est relatif au mouvement. Il peut être employé comme :) dans la haute atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :) et certaines interactions avec les facteurs climatiques. De nouveaux outils permettent de mieux comprendre la chimie et la physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un...) des cirrus, mais aussi des contrails ainsi que leur processus de production et de disparition. Ces outils pourraient même à terme assurer un suivi permanent de leur production, évolution et impacts géoclimatiques.

C'est le cas du Lidar (La télédétection par laser ou LIDAR, acronyme de l'expression en langue anglaise « Light Detection and Ranging », désigne une technologie de...) et en particulier du (LIDAR multi-longueur d’onde (JFJ - LIDAR). Cet appareil émet un faisceau laser (Un laser est un appareil émettant de la lumière (rayonnement électromagnétique) amplifiée par émission stimulée. Le terme laser provient de l'acronyme...) à trois longueurs d'onde (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible de propriétés physiques locales. Elle transporte...) (355, 532 et 1064 nm) puis détecte les radiations rétro–diffusées : élastiques (Mie, 355, 532 et 1064 nm) ou inélastiques (Raman, 387, 407, 607, et 532 rotationnel). Il permet de travailler en temps quasi-réel, et à distance. Il analyse des profils thermohygrométrique (de température et de la teneur en eau), tout au long de la colonne d'air (L'air est le mélange de gaz constituant l'atmosphère de la Terre. Il est inodore et incolore. Du fait de la diminution de la pression de l'air avec l'altitude, il est...). Il détermine aussi des profils de propriétés optiques qui - via l'analyse des coefficients de rétro-diffusion et d’extinction - renseignent sur le contenu particulaire des aérosols présents.

L'étude de la dépolarisation de la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm (violet) à 780nm (rouge)....) du laser rétrodiffusée (à 532 nm) renseigne sur le degré (Le mot degré a plusieurs significations, il est notamment employé dans les domaines suivants :) de présence d'eau et de glace, et éventuellement de particules minérales, dans les nuages. Ce type d'outil (Un outil est un objet finalisé utilisé par un être vivant dans le but d'augmenter son efficacité naturelle dans l'action. Cette augmentation se traduit par la...) devrait donc aussi permettre de comprendre les éventuelles interactions entre contrails et particules minérales aérotransportées à échelle planétaire (Un planétaire désigne un ensemble mécanique mobile, figurant le système solaire (le Soleil et ses planètes) en tout ou partie. Généralement les astres...) comme les poussières sahariennes (déjà étudié dans une thèse (Une thèse (du nom grec thesis, se traduisant par « action de poser ») est l'affirmation ou la prise de position d'un locuteur, à l'égard du sujet ou du thème qu'il évoque.) rendue en 2004) ou particules de nuage (Un nuage est une grande quantité de gouttelettes d’eau (ou de cristaux de glace) en suspension dans l’atmosphère. L’aspect d'un nuage dépend de la lumière qu’il reçoit, de la nature, de la...) de cendres volcaniques, issues d'un accident, etc.

Évolution des traînées

Les traînées de condensation produites par les réacteurs sont beaucoup plus durables et communes que celle produites par les vortex au bout des ailes, car elles sont induites par une addition (L'addition est une opération élémentaire, permettant notamment de décrire la réunion de quantités ou l'adjonction de...) significative d’humidité absolue (L'absolue est un extrait obtenu à partir d’une concrète ou d’un résinoïde par extraction à l’éthanol à température ambiante ou plus généralement par chauffe,...). Selon les conditions de pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée à la surface sur laquelle elle s'applique.), température, vent (Le vent est le mouvement d’une atmosphère, masse de gaz située à la surface d'une planète. Les vents les plus violents connus ont lieu sur Neptune et...), etc., cette traînée (En mécanique des fluides, la traînée est la force qui s'oppose au mouvement d'un corps dans un liquide ou un gaz. Mathématiquement c'est la composante...) pourra  :

  • Évoluer progressivement en nuage d’altitude plus ou moins épais, large et durable. Ce type de nuages dérive selon les vents d’altitudes et conserve souvent durant plusieurs heures (L'heure est une unité de mesure  :) la forme et la direction de la traînée. Ces cirrus artificiels persistants peuvent même s’installer pendant des jours ou des semaines ;
  • Conserver une forme rectiligne ou se casser ou même prendre une forme de zigzag avant de disparaître ;
  • Se dissoudre rapidement par évaporation/sublimation et/ou dispersion (La dispersion, en mécanique ondulatoire, est le phénomène affectant une onde dans un milieu dispersif, c'est-à-dire dans lequel les différentes fréquences...), en devenant invisible à nos yeux. Parfois seule une partie de la traînée ne se forme pas ou disparaît précocement, en raison d’un courant aérien qui la disperse localement ou de l’ombre portée d’un nuage situé entre le soleil (Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile centrale du système solaire. Dans la classification astronomique, c'est une...) et ce point (Graphie) (un tel phénomène est visible en haut à gauche de la photo ci-contre).
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