Turbulences aériennes : une étude attribue en partie au changement climatique des épisodes de 2024

Des conditions plus favorables à la turbulence

Une étude publiée dans la revue Weather and Climate Dynamics avance que les turbulences rencontrées par les avions de ligne sont, au moins en partie, influencées par le changement climatique. Les chercheurs ont examiné 3 123 signalements de turbulences modérées ou plus fortes, survenus en 2024 à une altitude d'au moins 8 km, sur quatre grands couloirs aériens : l'Atlantique Nord, le Pacifique Nord, l'Asie de l'Est et les États-Unis continentaux (CONUS, pour Contiguous United States).

Dans des situations atmosphériques comparables, l'étude montre que l'atmosphère actuelle présente un cisaillement vertical du vent et une déformation totale plus forts, de 20 % à 50 % par rapport aux situations analogues du climat historique, plus froid. Ces deux grandeurs sont utilisées comme indicateurs de turbulence : le cisaillement vertical mesure la variation du vent avec l'altitude, et la déformation décrit la façon dont l'écoulement horizontal se déforme.

Les chercheurs classent 2 142 signalements sur 3 123, soit environ 68 %, comme renforcés surtout par le forçage anthropique, c'est-à-dire l'effet des activités humaines sur le climat. Cette part concerne en particulier l'Atlantique Nord, les États-Unis continentaux et l'Asie de l'Est. Environ 32 % des épisodes relèvent d'une combinaison de changement climatique et de variabilité naturelle, ces fluctuations du climat qui existent indépendamment de l'activité humaine.

Le Pacifique Nord, un cas à part

Le Pacifique Nord se distingue nettement. Dans cette zone, 81 % des épisodes entrent dans la catégorie de la combinaison avec la variabilité naturelle. L'étude en conclut à un rôle comparativement plus fort de la variabilité interne du climat dans cette région, et rappelle que d'autres travaux décrivent déjà une interaction qui varie selon les régions entre l'effet des activités humaines et cette variabilité interne.

Les cartes de conditions favorables à la turbulence vont dans le même sens. Dans les couloirs océaniques, les hausses touchent la température de surface de la mer, la vapeur d'eau contenue dans la colonne d'air (TCWV), la vitesse du vent en altitude et le cisaillement. Sur les zones continentales, s'ajoutent des hausses localisées de l'énergie convective disponible (CAPE), qui mesure le potentiel d'instabilité de l'air.

Comment les chercheurs ont procédé

Il s'agit d'une étude d'attribution : elle compare des épisodes observés à des situations atmosphériques passées jugées semblables. Le cadre, baptisé TurboMeter, s'appuie sur la méthode d'attribution rapide développée au sein de ClimaMeter. Il ne cherche pas à identifier le mécanisme physique précis de chaque rencontre avec une turbulence. Les épisodes couvrent 31 journées de turbulences en 2024.

Les épisodes proviennent de mesures automatiques prises à bord d'avions de ligne, fondées sur le taux de dissipation de l'énergie turbulente (EDR, pour eddy dissipation rate), la mesure standard de l'Organisation de l'aviation civile internationale (OACI). Les chercheurs retiennent les turbulences modérées ou plus, soit un EDR égal ou supérieur à 0,2. Ce seuil sert à repérer les épisodes ; il ne définit pas un niveau de turbulence dit extrême.

Les conditions atmosphériques proviennent de la réanalyse ERA5, une reconstruction de l'atmosphère produite par le Centre européen pour les prévisions météorologiques à moyen terme (ECMWF). Elle combine des observations et un modèle pour reconstituer l'état passé de l'atmosphère, avec un pas horaire et une maille d'environ 31 km, depuis 1950. Chaque épisode est comparé à des analogues, c'est-à-dire des configurations passées dont la circulation à grande échelle est proche, décrite par la hauteur géopotentielle au niveau de pression de 500 hPa (Z500), un niveau situé en altitude.

Les indicateurs de turbulence sont calculés dans la couche 200-250 hPa, qui correspond à peu près à 10-12 km, soit l'altitude de croisière des avions de ligne. Ils comprennent l'indice de turbulence TI1 et ses deux composantes, le cisaillement vertical et la déformation totale. Les chercheurs y ajoutent la température de surface de la mer (SST), la température de l'air à 2 mètres (T2m), la vapeur d'eau (TCWV), l'énergie convective (CAPE) et l'inhibition convective (CIN), qui mesure ce qui freine le déclenchement de la convection.

Des indicateurs pour la planification du risque aérien

L'étude met en avant la pertinence d'indicateurs qui intègrent le changement climatique pour la planification des risques aériens. Elle souligne qu'il faut tenir compte à la fois du changement climatique et de la variabilité naturelle pour projeter le risque futur de turbulence.

La turbulence provoque chaque année de nombreuses blessures, endommage des cabines, entraîne des retards et des déroutements, et augmente la consommation de carburant, car il faut éviter les zones concernées ou allonger les trajets. La turbulence en air clair (CAT, pour clear-air turbulence) survient sans nuage visible et se détecte mal avec les radars classiques.

L'étude suggère que le changement climatique modifie non seulement la dynamique de l'atmosphère, mais aussi ses conditions thermodynamiques, c'est-à-dire liées à la chaleur et à l'humidité. Ces modifications passeraient par des voies physiques différentes selon les régions : les mécanismes exacts restent à préciser.

Ce que l'étude ne prouve pas

L'étude ne désigne pas la cause précise de chaque épisode : elle compare des situations passées semblables et estime un écart. Un lien entre changement climatique et turbulences est donc une estimation issue d'une méthode, non une mesure directe. Les pourcentages décrivent des épisodes passés et ne donnent pas, à eux seuls, de projection chiffrée pour les décennies à venir. Enfin, l'étude porte sur des indicateurs de conditions favorables à la turbulence, non sur le nombre d'épisodes : elle ne mesure pas une hausse de leur fréquence.

La méthode impose d'autres prudences. L'étude porte sur une seule année, 2024, sur 31 journées de turbulences et quatre couloirs : elle ne dit pas si les mêmes écarts se retrouvent sur d'autres années ou sur d'autres routes. Elle ne traite que la couche de croisière. On peut supposer que les phénomènes plus fins, qui jouent aussi dans la turbulence, sont mal représentés par une réanalyse à maille d'environ 31 km, mais cela reste à vérifier.

Les questions qui restent ouvertes

Le texte renvoie les cas détaillés de chaque couloir à la partie principale de l'article et l'ensemble des événements analysés à un supplément. Il annonce aussi que le cadre doit servir à projeter le risque futur de turbulence en tenant compte du changement climatique et de la variabilité interne du climat.

Plusieurs questions restent ouvertes : quelles voies physiques expliquent les différences entre régions, en particulier entre le Pacifique Nord et les autres couloirs ; comment ces résultats évoluent sur d'autres années ; et quelle part de ces tendances se retrouve dans les projections futures. Les travaux de modélisation cités dans l'introduction projetaient une hausse de la turbulence modérée à forte d'ici la fin du siècle dans des scénarios d'émissions élevées. L'étude cherche à voir si ces changements sont déjà détectables dans les observations, une question que l'introduction décrit comme nettement plus difficile à trancher.