Les contrails ne sont pas des particules d’eau sphériques !

Par C. VERHAEGE Ingénieur ENSMA (Ecole Nationale Supérieure de Mécanique et d’Aérotechnique) Soutenue publiquement le 16 octobre 2008, devant la commission d’examen.

Des mesures collectées en nuage avec un néphélomètre aéroporté ont été traitées pour trois cas (deux en nuage et un en contrail). Le but des mesures d’aérosols est de connaître le maximum de paramètres de ces particules tels que leur nature, leur taille, leur forme, leur nombre, leur effet radiatif… Afin de caractériser complètement une population d’aérosols en prenant l’hypothèse que ces particules soient sphériques et homogènes, il est seulement nécessaire de connaître leur distribution en taille ainsi que leur nature. Dans le cas de la diffusion de la lumière, la nature de la particule correspond à son indice de réfraction complexe (la partie réelle correspond à la diffusion et la partie imaginaire à l’absorption).

Ce traitement a permis de mettre en évidence que les particules des contrails ne sont pas des particules d’eau sphériques.

Les néphélomètres sont des appareils qui mesurent la lumière diffusée par une population de particules. Les différents paramètres que l’on souhaite connaître sur les aérosols sont leur spectre ou granulométrie (nombre en fonction de leur taille, concentration) ainsi que leur nature et leur forme.

Trois cas ont été étudiés toujours en aveugle, deux étaient des mesures d’indicatrices de diffusion en nuages d’eau liquide et le troisième était une mesure effectuée dans un contrail. Les indices des deux cas de gouttelettes d’eau liquide permet d’affirmer que dans ces deux cas, les particules nuageuses échantillonnées étaient des gouttes d’eau sphériques., on retrouve bien le bon indice réel. On peut constater aussi que les particules ne sont pas absorbantes, ce qui correspond bien à de l’eau.

Dans le cas « Contrail » l’indice de réfraction, en particulier la partie réelle, ne correspond pas à de l’eau. On peut dire néanmoins que les particules sont de petites tailles et que ce n’est pas de l’eau liquide.

Les contrails sont issues des moteurs d’avion. Ceux-ci rejettent principalement de l’eau, du CO2 et un peu de suie (carbone imbrûlé). L’eau pourrait être sous forme solide (glace).

L’indice de réfraction de la glace ne correspond pas à la valeur de l’indice trouvé.

L’indice de réfraction de la suie ne correspond pas à la valeur de l’indice trouvé.

Une des possibilités serait le mélange eau liquide + suie. L’indice de réfraction du mélange suie + eau ne correspond pas non plus avec la valeur de l’indice trouvé.

Une des possibilités est d’avoir un noyau de suie entouré d’eau mais d’autres solutions pourraient convenir comme la présence de particules non-sphériques ou la présence d’un autre produit.

Les correspondances et intercomparaison entre différents appareils de mesures ont permis de s’assurer de l’applicabilité et de la validité de cette méthode avec ces données réelles. D’autres travaux utilisant ces différentes hypothèses seraient nécessaires pour apporter des éléments de réponse à l’interprétation de ces mesures.

Source: http://wwwobs.univ-bpclermont.fr/atmos/Theses/Th_Verhaege.pdf

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