Les changements climatiques pourraient déplacer le risque de givrage pour l'aviation à d'autres altitudes et périodes de l'année

Un rapport publié par l'Agence de l'Union européenne pour la sécurité aérienne montre que le changement climatique peut modifier la fréquence, l'altitude et la gravité des conditions de givrage rencontrées par les aéronefs. Les données disponibles sont cependant insuffisantes pour des projections fermes, et l'EASA demande de meilleures observations, des modèles climatiques plus précis et une évaluation de la manière dont l'exposition des routes aériennes à ce risque évolue.

Les changements climatiques pourraient modifier les lieux, les altitudes et les périodes de l'année où les avions rencontrent des conditions de givrage, mais les données disponibles ne permettent pas encore de déterminer avec suffisamment de précision comment le risque évoluera. Un rapport publié par l'Agence de l'Union européenne pour la sécurité aérienne, l'EASA, constate que les études préliminaires indiquent des changements possibles de la fréquence et de la gravité du givrage et appelle à une nouvelle phase de recherche qui relie l'évolution du climat à l'exposition effective de l'aviation.

En résumé

1. Le givrage atmosphérique peut affecter la portance et le contrôle de l'aéronef, peut bloquer des capteurs et peut réduire la performance ou le fonctionnement des moteurs.

2. Les recherches analysées indiquent la possibilité que, dans un climat plus chaud, certaines conditions favorables au givrage se déplacent vers des altitudes plus élevées et modifient leur distribution saisonnière.

3. Une étude européenne préliminaire citée dans le rapport indique une fréquence réduite des conditions de givrage en hiver et une fréquence plus élevée en été, mais l'EASA souligne que les preuves sont encore trop limitées pour des conclusions fermes.

4. Les prévisions se sont améliorées, mais les modèles continuent de rencontrer des difficultés dans l'estimation de la gravité du givrage et des conditions avec des cristaux de glace à haute altitude.

5. Le rapport recommande le développement de meilleures bases de données, l'utilisation d'informations provenant directement des aéronefs et des études climatologiques qui comparent l'évolution du givrage avec les routes effectivement opérées par l'aviation commerciale.

Le givrage se produit lorsque les conditions atmosphériques permettent la formation ou l'accumulation de glace sur les surfaces ou dans les composants d'un aéronef. Ce phénomène peut impliquer des gouttes d'eau surrefroidies qui gèlent au contact, des cristaux de glace ou des combinaisons des deux, et les conséquences varient en fonction du type d'aéronef, de la phase de vol et des propriétés du nuage traversé.

L'accumulation de glace sur les ailes peut réduire la portance et augmenter la traînée aérodynamique, et sa formation à proximité des surfaces de contrôle peut affecter la maniabilité. La glace peut également bloquer les sondes qui mesurent la pression ou la température, produisant des indications erronées pour l'équipage et les systèmes automatiques, tandis que l'accumulation dans les moteurs peut provoquer des pertes de puissance, des vibrations, des dommages aux compresseurs ou, dans des cas graves, l'arrêt du moteur.

Le risque n'est pas uniforme pour tous les aéronefs. Le rapport montre que les petits avions et les hélicoptères sont généralement plus sensibles que les grands aéronefs, tant parce que la glace peut s'accumuler de manière proportionnellement plus efficace sur de petites surfaces, que parce qu'ils disposent de moins de puissance pour compenser la dégradation des performances. La proximité et l'attente à basse altitude peuvent également devenir des phases plus vulnérables car l'aéronef opère à des vitesses plus faibles.

L'aviation gère ces conditions en combinant la conception et la certification des aéronefs, des systèmes anti-givrage et de dégivrage, des prévisions météorologiques et des procédures opérationnelles. Les pilotes peuvent changer d'altitude ou de trajectoire pour éviter une zone dangereuse, et les aéroports situés dans des régions froides utilisent des équipements et des fluides de dégivrage avant le décollage.

Le rapport de l'EASA analyse cependant si les conditions météorologiques sur lesquelles repose ce système resteront les mêmes à mesure que le climat se réchauffe. À ce stade, la réponse n'est pas suffisamment bien connue pour permettre une projection unique sur l'avenir du givrage.

Les études existantes indiquent que le réchauffement peut déplacer l'altitude à laquelle apparaissent les températures favorables à la formation de glace. Pour l'Europe, une analyse préliminaire basée sur quatre modèles climatiques a identifié un déplacement général des conditions favorables au givrage vers des altitudes plus élevées et des changements de distribution géographique, accompagnés d'une réduction de la fréquence en hiver et d'une augmentation en été.

Ces résultats ne permettent cependant pas de conclure que le vol en Europe deviendra globalement plus dangereux en raison du givrage. Le rapport souligne que la recherche sur l'évolution future du givrage à des altitudes où opèrent les aéronefs est très limitée, et la confiance dans les projections concernant les effets sur les opérations aériennes reste faible.

Certains changements peuvent même aller dans des directions différentes. Les recherches sur les précipitations givrées indiquent une possible réduction des jours avec de telles conditions dans certaines régions d'Europe centrale et orientale, tandis que d'autres régions ou altitudes peuvent enregistrer une augmentation. Dans le nord de l'Europe, par exemple, les études analysées anticipent moins de givrage à proximité de la surface dans de nombreuses zones, mais les conditions peuvent persister dans les régions nordiques et montagneuses.

Un problème est que le réchauffement ne modifie pas seulement la température. La quantité d'humidité dans l'atmosphère, les propriétés des nuages, la convection et la distribution des gouttes et des cristaux de glace peuvent évoluer simultanément, et ce sont précisément ces variables qui déterminent si un nuage produit ou non un givrage dangereux.

Le rapport accorde une attention particulière aux conditions avec de grosses gouttes d'eau surrefroidies, telles que la pluie et la bruine givrée. Les gouttes plus grosses peuvent atteindre des zones non protégées d'un aéronef et former de la glace dans des zones pour lesquelles les systèmes de protection habituels sont moins efficaces.

Un autre risque différent apparaît à haute altitude, à proximité des systèmes convectifs, où des concentrations élevées de cristaux de glace peuvent affecter les moteurs et certains instruments. Les cristaux peuvent pénétrer dans le moteur, fondre dans des zones plus chaudes et geler à nouveau dans d'autres composants, où les accumulations résultantes peuvent perturber le flux d'air ou endommager le compresseur.

Ces conditions sont difficiles à détecter directement avec le radar météorologique embarqué. Les nuages avec de fortes concentrations de cristaux de glace peuvent produire des signaux radar beaucoup plus faibles que les précipitations liquides, de sorte qu'un aéronef peut rencontrer un risque pertinent même dans des zones où le radar à l'altitude de vol ne montre pas une forte réflectivité.

Les systèmes de prévision se sont considérablement améliorés au cours de la dernière décennie, notamment grâce à la résolution plus élevée des modèles et à des représentations plus détaillées des processus dans les nuages. Cependant, le rapport montre que la détermination de la gravité reste beaucoup plus difficile que l'identification de la probabilité que le givrage se produise.

Les retours collectés auprès des services météorologiques européens indiquent un problème supplémentaire : certains modèles tendent à surestimer les conditions modérées et à sous-estimer le givrage sévère. L'évaluation de la précision est à son tour difficile car le nombre d'observations objectives dans l'atmosphère est réduit, et les rapports des pilotes peuvent dépendre du type d'aéronef, de la perception de l'équipage et des mesures d'évitement déjà prises.

Le rapport recommande une utilisation plus systématique des données provenant directement des aéronefs en service. Des informations anonymisées provenant des moteurs, des signaux des détecteurs de glace et d'autres instruments pourraient être combinées avec les observations météorologiques pour vérifier et améliorer les modèles.

L'EASA propose également le développement d'études climatologiques qui ne se concentrent pas uniquement sur l'apparition du phénomène, mais qui le comparent aux routes que les avions opèrent effectivement. Les auteurs affirment qu'ils n'ont pas identifié de recherches qui combinent la climatologie du givrage avec les données de trafic aérien, ce qui rend difficile la mesure de la manière dont l'exposition réelle de l'aviation évolue dans le temps.

Une telle analyse permettrait de différencier entre deux évolutions : le changement des conditions atmosphériques dans une certaine région et le changement du risque effectivement rencontré par les aéronefs. Une zone peut enregistrer plus de conditions favorables au givrage sans que l'exposition de l'aviation n'augmente dans la même mesure si les routes sont différentes, et la situation inverse est tout aussi possible.

Le rapport recommande deux directions principales de travail. La première vise à améliorer les indicateurs de givrage, les observations et la capacité d'estimation de la gravité, et la seconde à utiliser ces outils pour étudier les tendances historiques et réaliser des projections climatiques futures.

Jusqu'à ce que ces analyses soient disponibles, l'EASA considère les changements possibles de la fréquence, de l'altitude et de la gravité du givrage comme un risque qui doit être mieux mesuré, et non comme une détérioration déjà démontrée de la sécurité de l'aviation européenne.

Le rapport a été réalisé dans le cadre du Réseau européen sur l'impact du changement climatique sur l'aviation, le réseau EASA qui regroupe des autorités, des fabricants, des opérateurs, des services météorologiques et des chercheurs pour étudier les effets des changements climatiques sur l'aviation.

L'évaluation constate que les mécanismes par lesquels la glace affecte les aéronefs sont bien connus et que l'aviation dispose de systèmes de conception, de certification et d'exploitation pour gérer ce risque. L'incertitude concerne avant tout la manière dont l'environnement atmosphérique dans lequel ces systèmes doivent fonctionner évoluera dans les prochaines décennies.

Les preuves disponibles suggèrent des changements possibles de la fréquence, de l'altitude et de la gravité des conditions de givrage, mais le rapport ne stipule pas que ceux-ci augmenteront uniformément ni ne quantifie une augmentation future des accidents ou incidents. La priorité recommandée est de construire les données nécessaires pour que ces changements puissent être mesurés et intégrés dans les évaluations de sécurité et dans la planification opérationnelle.