Quelle quantité d'eau rejette un avion de ligne en altitude ?
Aux questions posées sur les traînées épaisses derrière les avions de ligne en altitude, les météorologues répondent invariablement : "ce sont des "contrails", nuages de vapeur d'eau glacée consécutifs aux rejets de la carburation de l'avion et des gaz chauds dans un air à -50°C.
D'après leurs explications, l'hygrométrie de l'air à ces hauteurs fait que la vapeur d'eau se transforme en cristaux de glace et ce phénomène se propage par avalanche pour donner en quelques heures ces vastes nuages laiteux persistants.
Les scientifiques de METEO-France, du CERFACS, de SAFIRE-CNRS, du CNRS-GAME, le CORAD, le CEREA ou encore le UQAM (Québec) travaillent activement à mieux comprendre la formation de ces traînées. L'étude de Lauriane Saunier-Batté par exemple, http://www.cnrm.meteo.fr/IMG/pdf/m2_pfe_saunier.pdf décrit l'état de l'art de la science et donne des résultats de modélisations numériques des équations thermodynamiques.
Jean-Yves VALIN du CORAD fait le constat en 2012 que s'il y a progrès sur la qualification des phénomènes, il reste en revanche des incertitudes majeures (liées à la formulation informatique des modèles et malgré l'approche multi-modèle) sur l’impact et le bilan radiatif des traînées de condensation induites
http://www.aerorecherchecorac.com/uploads/fileupload/7-05-2012/CORAC_RTE_Seminaire_2012.pdf
Depuis de nombreuses années, comme si on attendait peut-être que tout soit compris pour réagir, aucune mesure politique n'est prise et de nombreux citoyens sont excédés en voyant leur ciel quotidiennement rayé.
Les conséquences nombreuses sur la pluviométrie, l'hygrométrie, le climat et la flore des pays survolés sont déjà très visibles et mesurées par de nombreux scientifiques. Internet, youtube, les vues satellitaires quotidiennes fournissent beaucoup d'images impressionnantes.
Un nombre croissant de personnes avancent que des traînées pourraient aussi être créées volontairement à dessein militaire, voire eugénique, par substances chimiques ajoutées au carburant civil, ou par des avions de ligne modifiés par les militaires pour ces actions.
A moins que des repentis ne décrivent ces activités avec preuves, il est difficile de prouver ces thèses complotistes. Revenons donc à la réponse de nos chers météorologues.
Puisque la vapeur d'eau rejetée par l'avion est la source de toutes les souffrances de notre ciel pur, ayons-en le cœur net, posons-nous la question qui permettra de corroborer la réponse officielle.
QUELLE QUANTITE D'EAU REJETTE UN AVION DE LIGNE EN VOL D'ALTITUDE ?
On se dit intuitivement qu'elle doit être très conséquente en voyant la taille d'un avion de ligne et les vastes traînées. N'est-ce pas ?
Vérifions nos croyances avec quelques calculs simples. Les quelques étapes ci-dessous vont nous conduire au volume d'eau rejeté en vapeur par un Airbus A320 à chaque seconde de vol.
----------------- Volume d'eau rejeté à chaque seconde de vol d'un A320 ---------------
Le nerf de la guerre étant la rentabilité en vol, tout avion de ligne est optimisé par ses constructeurs pour :
1 - consommer le moins possible de kérosène par le rendement de ses réacteurs, appelé "SFC"
2 - planer le mieux possible grâce à sa "finesse" aérodynamique qui doit être maximale.
1 - Les réacteurs
La performance d'un réacteur se mesure avec le paramètre SFC "Specific Fuel Consumption". C'est le débit massique de carburant QC divisé par la force de poussée PREACTEUR.
Le daN, déca Newton, est l'unité de force. 1 daN vaut pratiquement 1 kilogramme.
La technologie actuelle des moteurs civils atteint 0,55 kg/h/daN.
Ainsi, propulser l'avion avec 1 tonne de poussée nécessite 550 kg de kérosène par heure.
2 - Comment le A320 reste t-il à la même altitude en vol ?
Réacteurs arrêtés, l'avion plane en descendant à cause de ses frottements dans l'air, comme une voiture qui ralentit doucement en roue libre.
La performance de vol en plané d'un avion est donnée par sa finesse aérodynamique"f".
"f" représente la distance de vol avec moteurs arrêtés, divisée par sa hauteur de descente.
Avec une finesse comprise entre 15 et 20, mettons 17,5, un Airbus A320 peut rejoindre un aéroport à plus de 170 kilomètres en coupant ses réacteurs à 10 kilomètres d'altitude.
Pour rester à son altitude, les réacteurs poussent le A320 d'une force PREACTEURS égale à la "traînée aérodynamique" TA320 qui le freine. TA320 se calcule ainsi :
La MasseA320 de l'avion évolue en vol entre 70 et 50 tonnes avec 25 m3 de kérosène. (Wikipedia). Pour 60 tonnes en moyenne, la poussée PREACTEURS atteint 3430 kg
Consommation de kérosène du A320 en vol
Connaissant poussée et paramètre SFC, 0,55 kg/h/daN, nous calculons facilement la consommation de carburant par heure des réacteurs QC/h d'un A320 en vol :
La masse carburant brûlée en vol par un A320 en croisière est de :
1,88 tonne de kérosène par heure
Notons que poussée et consommation sont indépendantes du nombre de réacteurs, ce sont des données avion.
Un peu de chimie maintenant : Combustion du kérosène dans les réacteurs
Souhaitant connaître la quantité d'eau rejetée par le vol du A320, examinons l'équation chimique de la carburation dans les réacteurs.
La composition chimique moyenne du kérosène est C10 H19,27.
La masse molaire du carbone C est 12 et l'hydrogène H de 1.
La masse molaire MEAU de l'eau H2O vaut 18 g/mol.
La masse molaire moyenne du kérosène MK vaut :
Lors de la combustion, le kérosène réagit avec l'oxygène atmosphérique et rejette eau et gaz carbonique selon l'équation :
10 carbone C se combinent avec l'oxygène de l'air en 10 molécules de gaz carbonique CO2.
19,27 hydrogène H se combinent avec l'oxygène en : molécules d'eau H2O, la combustion de 1 molécule de kérosène dégage donc n =
= 9,635 molécules d'eau. Partant du débit massique de kérosène QC/h, le
débit massique d'eau Qeau rejeté atteint :
.
Calcul effectué, le poids d'eau rejeté par heure de vol est de :
2,35 tonnes d'eau en vapeur par heure de vol
Avec sa masse molaire MCO2=44 g/mol, calculons aussi en passant le poids de gaz carbonique rejeté en vol du A320 pour quantifier ses gaz à effet de serre et juger de sa propreté.
= 2,78 tonnes CO2 par heure
Remarque importante :
En réalité, la proportion de kérosène /air dans un réacteur d'avion n'est pas optimale en terme de proportions. Une combustion optimale provoquerait en effet une température interne du réacteur de 2500°C. Il fondrait car on ne sait pas faire technologiquement des matériaux résistants à cet environnement extrême.
Pour fonctionner sans trop chauffer, la quantité de kérosène est donc réduite, ce qui a pour effet de réduire la quantité d'eau rejetée à chaque seconde de vol calculée au dessus.
VOICI LA REPONSE : Eau rejetée sous forme de vapeur par un A320 en altitude
A 10 kilomètres d'altitude, l'air est raréfié au dixième de la pression au sol. Un avion civil à réaction vole vite. Ils volent à peu près tous à 900 kilomètres/heure, soit 250 mètres par seconde.
Pour terminer notre calcul, voyons le rejet en eau d'un A320 non plus par heure, mais par seconde et par mètre de vol.
Par heure 2340 kg
Par seconde 650 grammes
Par mètre de vol 2,6 grammes = une cuillère à café d'eau vaporisée ...
Et nous ne tenons pas compte du régime appauvri pour éviter la surchauffe du réacteur qui réduit par conséquent l'émission d'eau ...
Mais alors mais alors ... comment une cuillère à café d'eau ajoutée à l'air chaque mètre de vol provoque-t-elle de tels nuages, persistant plusieurs heures ?
La question qui s'impose immédiatement est :
Quel VOLUME de nuages génère la cuillère à café d'eau à chaque mètre de vol ?
Comme un avion vole à 250 mètres par seconde, la mesure de largeur de traînée est très simple. Elle consiste à compter 4 secondes en regardant un avion voler dans la région du ciel où l'on veut estimer une dimension pour visualiser 1 kilomètre à son altitude, comme montré ici.
Quelques dizaines de minutes après le passage de l'avion, nous mesurons fréquemment une largeur de traînée L de 2 km.
En supposant que le nuage a une hauteur verticale H de 50 mètres (valeur certainement sous estimée), le volume de traînée généré par l’avion par mètre de vol atteint :
= 100 000 mètres cubes de nuage à chaque mètre de vol !
Dit autrement, à chaque seconde de vol cette fois, 650 grammes d'eau rejetés sur 250 mètres créent un volume de 25 millions de mètre cube de fumée et cristaux de glace, soit un cube de 300 mètres de coté !
CONCLUSION : Touche Pas à Mon Ciel Bleu
Aïe ! Aïe! Aïe ! ... nous regardons les traînées dans le ciel, puis les cuillères à café d'eau déclarées responsables officielles, re-regardons le ciel … puis le volume estimé des traînées persistantes ... puis … puis … ça colle vraiment très difficilement ...
Les météorologues nous répètent qu'il s'agit de vapeur d'eau mais nous ne comprenons pas du tout comment des cuillères à café d'eau provoquent un tel dégât aussi blanc sur fond de ciel bleu ?
La carburation des réacteurs serait-elle désastreuse à ce point ? Les équations montrent que non.
Y aurait-il des liants chimiques, des résines, des particules polymères, nanométriques ou autres "additifs" ajoutés au kérosène ?
Y aurait-il des avions militaires spécialisés dans l'épandage de substances fumigènes ou délétères pour modifier le climat, disperser des virus, et pourquoi pas des déchets radioactifs ?
CONCLUSION ECOLOGIQUE
Le trafic aérien doit être de toute urgence reconsidéré.
Notre SOLEIL est le seul moteur qui alimente - photosynthèse, évaporation, pluies, rivières, flore, faune, insectes - avec 1 kilowatt envoyé sur chaque m² de la planète Terre.
Son absorption répétée en altitude par les ciels voilés dérèglera définitivement la prodigieuse horloge biologique complexe de la Vie sur la planète, réglée depuis des millénaires, bien avant que nos « savants » aient réussi à « modéliser » les traînées polluantes !
Aussi devrions-nous tous exiger que :
- nos "spécialistes" nous expliquent comment des cuillères à café d'eau rejetées dans un air à -50°C peuvent générer ces millions de mètres cube d'indésirables nuages bien trop souvent visibles désormais ?
- nos "politiques" règlementent aussi sévèrement que les contrôles techniques de nos véhicules terrestres le rejet de cuillères à café d'eau en altitude afin de retrouver rapidement nos beaux ciels bleus.
Signé … un Citoyen Ecologique
Annexe : Organismes officiels cités
METEO-FRANCE
42 av Gustave Gaspard Coriolis
31100 TOULOUSE
Centre national recherches météorologiques : 05 61 07 90 90
Ecole nationale de la météorologie : 05 61 07 90 90
Service central d'exploitation de la météorologie : 05 61 07 80 80
CERFACS 05 61 19 31 31
Centre Européen de Recherche et de Formation Avancée en Calcul Scientifique
42 av Gustave Gaspard Coriolis
31100 TOULOUSE
SAFIRE-CNRS / Météo-France-CAM 05.34.57.23.01
Service des Avions Français Instrumentés pour la Recherche en Environnement
Avenue du Général Barrès B.P. 20034
31270 CUGNAUX
CEREA Centre d'Enseignement et de Recherche en Environnement Atmosphérique
Laboratoire Commun École des Ponts ParisTech et EDF Environnement (crée en 2003)
6-8 avenue Blaise Pascal 01 64 15 21 57
Cité Descartes
Champs-sur-Marne 77455 Marne la Vallée Cedex 2
CNRM-GAME 05 61 07 93 70
Centre National de Recherches Météorologiques
Groupe d'Etudes de l'Atmosphère Météorologique
42, avenue Gaspard Coriolis
31057 Toulouse Cedex 1 France
http://www.cnrm.meteo.fr/spip.php?article15
CORAC - Conseil pour la Recherche Aéronautique Civile Française
Issu du grenelle de l'environnement en 2008
http://www.aerorecherchecorac.com/medias/presse/index.html
UQAM (514) 987-3000 poste 3302
Groupe des Sciences de l'Atmosphère Faculté des Sciences Université du Québec à Montréal
Case postale 8888, succursale Centre - Ville
Montréal (Québec) Canada H3C 3P8