Les aérosols de l’aviation interagissent avec le rayonnement et les nuages, exerçant un forçage radiatif d’ampleur et de signe incertains. De plus, ces aérosols contribuent à la pollution par la matière particulaire (PM) en surface, causant potentiellement 20 000 décès prématurés annuels à l’échelle mondiale. Le lessivage constitue un puits important pour les aérosols, mais il n’est pas clair s’il contrôle également leurs temps de résidence dans le cas de l’aviation, ainsi que leur contribution aux PM de surface et au forçage radiatif.

Dans ce travail, les aérosols de suie, de matière organique particulaire, de sulfate et de nitrate de l’aviation sont simulés à l’aide du modèle de chimie-climat LMDZ-INCA, avec trois paramétrisations différentes du lessivage.

La première est Wetdep, qui représente le lessivage stratiforme en incluant la libération d’aérosols due à la réévaporation des précipitations stratiformes, et le lessivage convectif comme une fonction continue de la hauteur du système convectif.

La deuxième est Sethet, qui calcule le lessivage stratiforme et convectif des aérosols à partir des taux de lessivage de l’acide nitrique et la réévaporation.

La troisième est Scav, qui représente le lessivage stratiforme et convectif, ce dernier avec un niveau de détail plus élevé. Scav inclut l’effet de la réévaporation des précipitations à la fois stratiformes et convectives.

Par défaut, le sous-modèle de chimie et d’aérosols INCA utilise Wetdep pour les suies et la matière organique particulaire et Sethet pour le sulfate et le nitrate, tandis que LMDZ utilise Scav pour tous les aérosols lorsqu’il n’est pas couplé à INCA.

Les développements du modèle permettent l’utilisation d’une paramétrisation donnée du lessivage pour toutes les espèces.

La comparaison des profils verticaux d’aérosols de suie et de sulfate avec les mesures issues de la campagne aérienne ATom suggère qu’aucune paramétrisation de lessivage ne surpasse les autres en toutes saisons et dans toutes les régions. De plus, les comparaisons indiquent une sous-estimation systématique des concentrations d’aérosols dans la basse troposphère.

Les aérosols émis en croisière ont des temps de résidence compris entre 5 et 25 jours selon les espèces, 2 à 3 fois plus longs que ceux des aérosols émis lors des opérations d’atterrissage et de décollage (landing and take-off operations, LTO).

L’utilisation de Scav conduit à un lessivage très efficace des aérosols, produisant des temps de résidence plus courts que ceux obtenus avec Wetdep et Sethet.

Le temps de résidence des aérosols LTO présente un minimum en hiver dans l’hémisphère nord en raison de taux de précipitations plus élevés et un maximum en été en raison d’une activité convective accrue.
Les aérosols de croisière présentent un cycle annuel opposé, où une activité convective plus faible en hiver ralentit leur descente vers la surface.

Les longs temps de résidence atmosphériques des aérosols de croisière permettent aux faibles taux de lessivage au niveau de la croisière, qui sont d’un ordre de grandeur inférieurs à ceux en surface, de constituer un puits significatif.

Par conséquent, le choix de la paramétrisation du lessivage influence la contribution des aérosols d’aviation au forçage radiatif et aux PM de surface.

Les émissions en croisière représentent 94-104 % du forçage radiatif annuel mondial des aérosols d’aviation, compris entre −8 et −1 mW m⁻², et 75-85 % du total des PM de surface attribuables à l’aviation, comprises entre 0,9 et 3,1 ng m⁻³, selon la paramétrisation du lessivage.
Les aérosols issus des émissions LTO ont des temps de résidence similaires à ceux des autres aérosols émis en surface et ont une faible contribution aux PM de surface et au forçage radiatif.
Ces résultats soulignent la nécessité de prendre en compte l’incertitude liée au lessivage dans les estimations des impacts de l’aviation sur la qualité de l’air et le climat.

Lieu
Sorbonne Université – Campus Pierre et Marie Curie
Amphi 15, 4 place Jussieu 75005 Paris

Irene Dedoussi, Mattia Righi, Solène Turquety, Maxime Perini, Etienne Terrenoire