Pourquoi les avions laissent-ils une traînée blanche dans le ciel, et pourquoi disparaît-elle parfois vite ?

Un avion de ligne croise à haute altitude, laissant derrière lui un trait blanc net qui s'étire sur plusieurs kilomètres. Le lendemain, au même endroit, un autre appareil ne laisse presque rien, ou une traînée qui se dissipe en quelques secondes à peine. Cette différence intrigue régulièrement, d'autant que le grand public associe parfois, à tort, ces traits blancs à de la fumée ou à un rejet polluant visible. La réalité relève d'un principe physique précis, connu et documenté depuis près d'un siècle par l'aéronautique.

Un phénomène de condensation, pas de fumée

La traînée blanche, appelée contrail dans la littérature scientifique (contraction de condensation trail), naît de la combustion du kérosène dans les réacteurs. Cette combustion produit, entre autres, de la vapeur d'eau et de fines particules de suie, rejetées dans l'air ambiant à des altitudes de croisière typiques comprises entre 8 000 et 12 000 mètres, où la température descend souvent sous les -40 °C. Au contact de cet air glacial, la vapeur d'eau chaude issue des gaz d'échappement se condense quasi instantanément en minuscules gouttelettes, qui gèlent aussitôt en cristaux de glace autour des particules de suie servant de noyaux de condensation. C'est ce nuage de cristaux de glace, et non un rejet de fumée, qui forme la traînée visible.

Pourquoi certaines traînées disparaissent en quelques secondes

La durée de vie d'une traînée ne dépend ni du modèle d'avion ni de la quantité de carburant brûlé, mais presque exclusivement d'un facteur externe : le taux d'humidité de l'air traversé à cette altitude précise. Si l'air ambiant est relativement sec, les cristaux de glace fraîchement formés se subliment très rapidement, repassant directement à l'état de vapeur invisible : la traînée s'efface alors en quelques secondes à quelques minutes.

Et pourquoi d'autres s'étalent et couvrent le ciel toute la journée

À l'inverse, lorsque l'avion traverse une région d'air déjà proche de la saturation en humidité, une zone que les météorologues appellent une région sursaturée en glace (ISSR, pour ice-supersaturated region), les cristaux de glace ne se subliment pas : ils continuent au contraire à grossir en captant l'humidité environnante. La traînée s'épaissit alors, s'étale sous l'effet des vents de haute altitude et peut se transformer en un voile étendu de cirrus artificiels, visuellement proche des nuages naturels de haute altitude, capable de persister plusieurs heures et de couvrir une large portion du ciel, notamment sur les couloirs aériens très fréquentés.

L'impact climatique insoupçonné des traînées persistantes

C'est sur ce second cas de figure que la recherche climatique s'est le plus penchée ces dernières années. Un voile de cirrus artificiels laisse passer la lumière du soleil le jour, mais piège une partie du rayonnement infrarouge que la Terre renvoie vers l'espace la nuit, un effet de serre localisé comparable, à petite échelle, à celui d'une couverture nuageuse naturelle. Plusieurs études, notamment celles portées par le DLR (centre aérospatial allemand) et relayées par le GIEC, estiment que cet effet réchauffant lié aux traînées et aux cirrus induits pourrait représenter une part du forçage climatique de l'aviation aussi importante, voire supérieure, que celle du CO2 directement émis par la combustion du kérosène. Contrairement au CO2, qui s'accumule dans l'atmosphère sur des décennies, cet effet des traînées est cependant réversible presque instantanément : il cesse dès que le trafic aérien concerné s'arrête, un contraste qui a d'ailleurs été observé lors de la forte réduction du trafic aérien de 2020.

Peut-on réduire ces traînées persistantes ?

Puisque seule une minorité des vols traverse des régions sursaturées en glace, mais que ces vols concentrent l'essentiel de l'effet réchauffant, plusieurs projets de recherche, dont un partenariat entre Google Research et la compagnie American Airlines ainsi que des travaux menés au MIT, ont testé une stratégie simple : ajuster de quelques centaines de mètres l'altitude de vol pour éviter ces couches d'air propices, en s'appuyant sur des modèles prévisionnels d'humidité en haute altitude et sur l'analyse d'images satellite. Les premiers essais montrent qu'un tel réacheminement, appliqué à une minorité de vols identifiés à risque, peut réduire significativement la formation de traînées persistantes pour un surcoût en carburant très limité, une piste jugée prometteuse pour réduire l'empreinte climatique du secteur aérien sans attendre la généralisation de carburants alternatifs. Ce phénomène atmosphérique s'inscrit plus largement dans la même famille de mécanismes optiques que les variations de couleur du ciel au coucher du soleil, où la composition de l'air, humidité et particules en suspension, détermine directement ce que l'œil perçoit.

Cet enjeu s'ajoute à d'autres leviers déjà identifiés pour limiter les effets du réchauffement climatique sur l'environnement, et rappelle que le comportement en vol et l'organisation du trafic aérien, un sujet abordé plus largement à travers les bonnes pratiques à adopter en avion, ne se limitent pas au seul confort des passagers.

“Les traînées de condensation sont l'un des rares leviers climatiques de l'aviation dont l'effet peut disparaître presque immédiatement, à la différence du CO2 qui persiste des décennies dans l'atmosphère.”, Résumé des travaux du DLR (centre aérospatial allemand) sur les traînées persistantes