Que sont les traînées de condensation ?

Brûler un kilogramme de carburant d'aviation produit environ 1,25 kg de vapeur d'eau, et l'échappement sort du moteur à plusieurs centaines de degrés. À l'altitude de croisière, l'air environnant est généralement entre −40 et −60 °C et ne contient presque aucune humidité. En se mélangeant à lui, la masse de gaz chaud passe par un état de sursaturation par rapport à l'eau : la vapeur se condense sur les particules de suie et de sulfate également émises par le moteur, formant des gouttelettes qui gèlent presque immédiatement en cristaux de glace. Tout le processus dure bien moins d'une seconde, c'est pourquoi la ligne blanche apparaît à une courte distance derrière les moteurs et non à la buse elle-même. Cet espace correspond au temps dont la masse de gaz a besoin pour se refroidir.

Qu'une traînée se forme ou non est quelque chose de prévisible. Le critère de Schmidt-Appleman, développé dans les années 1940 et 1950, combine la température ambiante, la pression, l'humidité et la production d'eau et de chaleur du moteur par kilogramme de carburant en une température seuil ; en dessous, une traînée apparaît, au-dessus, non. Les moteurs modernes à fort taux de dilution, qui expulsent un air plus froid pour la même quantité d'eau émise, forment des traînées à des températures un peu plus chaudes que les anciens turboréacteurs.

Si l'air ambiant est sec, les cristaux de glace se sublimeront à nouveau en vapeur en quelques secondes et la traînée n'est qu'une courte raie. Si l'air est déjà sursaturé par rapport à la glace, ce qui est fréquent dans la haute troposphère à l'avant d'un front, les cristaux survivent, grossissent en captant l'humidité ambiante et s'étendent sous l'effet du cisaillement du vent en larges bandes. Ces traînées persistantes peuvent durer des heures et devenir indiscernables des cirrus naturels ; certains jours, une route aérienne très fréquentée apparaît comme un quadrillage de traînées. Le même type d'avion peut laisser une traînée persistante un jour et aucune le lendemain, simplement parce que la masse d'air a changé.

Le cirrus de traînées réfléchit une partie de la lumière solaire pendant la journée, mais retient la chaleur sortante le jour comme la nuit, et l'effet net est un réchauffement. Des évaluations réalisées pour l'Union européenne et par le GIEC estiment que les effets de l'aviation autres que le CO2, dominés par le cirrus de traînées, sont du même ordre que le réchauffement provoqué par son CO2, bien qu'avec une grande incertitude. Comme une petite fraction des vols, dans des couches humides spécifiques, produit la majorité des traînées de longue durée, compagnies aériennes et chercheurs testent des changements de quelques centaines de mètres du niveau de vol pour les éviter. Les carburants à teneur réduite en soufre et en suie produisent eux aussi moins de cristaux de glace.

Toute raie blanche ne provient pas d'un moteur. Dans un air très humide, une aile peut laisser une brève traînée due à la chute de pression sur sa surface supérieure ou aux bords des volets, plus souvent pendant l'approche. Les tourbillons de bout d'aile peuvent aussi entraîner des cristaux de glace sous forme de cordes visibles. Et l'idée des « traînées chimiques » (chemtrails), selon laquelle il s'agirait de produits chimiques pulvérisés délibérément, n'a aucun fondement : la composition des traînées de condensation a été mesurée directement par des avions de recherche pendant des décennies, et c'est de la glace.