Impact climatique du transport aérien

L’impact du transport aérien sur le climat est assez important, mais difficile à évaluer avec précision.En fait, outre le dioxyde de carbone (CO2), un gaz à effet de serre relativement facile à comptabiliser dont les émissions représentent 2 à 3% des émissions mondiales, les aéronefs sont responsables d’autres émissions dont la contribution à l’effet de serre beaucoup de précision. Cela concerne en particulier les émissions d’oxydes d’azote (NOx) qui provoquent indirectement le réchauffement climatique et notamment les traînées de condensation et les cirrus qui se forment dans certaines conditions et qui provoquent également un réchauffement. En revanche, les très petites durées de vie (de quelques minutes à quelques jours), les contrails, cirrus et ozone produits par la dégradation des (NOx) ne permettent pas d’agréger simplement leurs effets à ceux du CO2 qui a une durée de vie de 100 années. Cependant, ils doivent être comptés car leur impact est important et sera ressenti tant qu’il y aura des avions dans le ciel.

Pour consolider les effets de toutes les émissions anthropiques, le GIEC utilise le forçage radiatif, qui mesure l’impact des activités passées et présentes sur la température mondiale. Il a estimé que le forçage radiatif de l’aviation représentait 4,9% du forçage radiatif total de 1790 à 2005, soit environ trois fois plus que l’impact du seul CO2. Avec la croissance rapide et continue du transport aérien (environ 5% par an) et l’incapacité de l’industrie du transport aérien à la compenser au même rythme par des améliorations techniques, son impact sur le climat continue de croître.

Après plus de 15 ans de négociations, un accord mondial visant à réduire l’impact du transport aérien sur le climat a été conclu le 6 octobre 2016 sous les auspices de l’Organisation de l’aviation civile internationale (OACI). Il vise à remédier au manque de mesures de transport aérien dans l’accord de Paris 2015 et à atteindre les objectifs fixés par l’organisation en 2010: améliorer l’efficacité énergétique de 2% par an et stabiliser les émissions de CO2 en 2020. Il établit à cet effet un système de compensation du CO2 pour la fraction des émissions qui dépasserait le niveau atteint en 2020 malgré un « panier de mesures techniques » adopté en même temps. Ce système se traduira par l’achat de crédits carbone par les compagnies aériennes d’autres secteurs via une bourse, volontaire à partir de 2021, puis obligatoire à partir de 2027. De nombreuses voix, notamment celles des ONG environnementales, dénoncent le manque d’ambition de cet accord.

Impact du trafic aérien
La combustion du kérosène dans les moteurs à réaction produit principalement du dioxyde de carbone (CO2) et de la vapeur d’eau, ainsi que des polluants gazeux tels que les oxydes d’azote (NOx) ou des particules telles que la suie ou les sulfates.

Le CO2 qui a une très longue durée de vie (100 ans) se mélange de manière homogène à la basse atmosphère et s’y accumule, contribuant à l’augmentation continue de l’effet de serre.

La vapeur d’eau et les aérosols contribuent également fortement, mais de manière transitoire. Selon l’altitude de vol et les conditions météorologiques, la vapeur d’eau se condense ou non pour former des traînées de condensation qui disparaissent en quelques secondes ou minutes ou peuvent se propager et former des cirrus pouvant durer plus longtemps. Cette eau rejoint rapidement le cycle de l’eau, sauf lorsqu’elle est émise dans la stratosphère.

Les oxydes d’azote sont dégradés par des réactions photochimiques qui consomment du méthane (CH 4) et produisent de l’ozone (O 3). La destruction du méthane, puissant gaz à effet de serre, compense en partie le forçage radiatif du CO2. L’ozone est un gaz à effet de serre, mais en raison de sa courte durée de vie, il n’est généralement pas considéré comme équivalent en CO2.

Les avions à réaction ont donc un impact cumulé à long terme lié à leurs émissions de CO2, qui dureront cent ans, et à très court terme, au bilan radiatif de l’atmosphère qui disparaîtrait en quelques jours si le trafic aérien cessait .

Les hélices qui utilisent de l’essence, du kérosène ou du diesel ne forment pas de traînées mais émettent du CO2, des oxydes d’azote et des particules.

Emissions de CO2
La combustion de 1 litre de kérosène libère 2,52 kg de CO2, plus 0,52 kg pour l’extraction, le transport et le raffinage, pour un facteur d’émission total de 3,04 kg de CO2 par litre de kérosène (ou 3,81 kg de kérosène ou 0,312 kg) par kWh, soit 3 642 kg par pied).

En 1992, selon un rapport spécial du GIEC, les émissions de CO2 par avion représentaient 2% des émissions anthropiques totales et 2,4% des émissions de combustibles fossiles. Mais comme le transport aérien ne s’est développé qu’à partir des années 1950, la concentration de CO2 dans l’atmosphère qui lui était attribuable n’était en 1992 qu’un peu plus de 1% 2.

En 2015, selon ATAG (Air Transport Action Group (en)), un groupe d’experts de l’industrie du transport aérien, les vols étaient responsables de l’émission de 781 Mt CO2out d’un total de 36 Gt CO23, soit 2,2%. Mais selon les statistiques de l’Agence internationale de l’énergie (AIE), l’aviation a consommé 288 Mtep de combustibles pétroliers dans le monde, entraînant des émissions de 1 049 Mt de CO2, soit 3,2% des émissions mondiales de CO2 liées aux combustibles fossiles.

Gaz et aérosols à vie courte
Outre le CO2 avec une très longue durée de vie (100 ans) et l’accumulation dans l’atmosphère, l’avion émet de la vapeur d’eau, des gaz et des aérosols avec une durée de vie très courte sur Terre.Néanmoins, le forçage radiatif dont ils sont responsables est important et même, aujourd’hui (en 2010), supérieur à celui du CO2 accumulé depuis le début de l’aviation.

Le forçage radiatif (RF) exprime en W / m2 la variation du flux de rayonnement résultant à la tropopause (ou au sommet de l’atmosphère) liée à un facteur de perturbation. Le flux de rayonnement résultant est la différence entre le pouvoir radiatif reçu et la puissance retransmise. Le forçage radiatif positif a tendance à chauffer le système (plus d’énergie reçue que celle émise), tandis que le forçage radiatif négatif va dans le sens du refroidissement (plus d’énergie perdue que reçue). Le GIEC prend comme référence l’année 1750 et son rapport de 2014 fournit des données sur le forçage radiatif en 2011 par rapport à 1750.

Émissions de NOx
Les oxydes d’azote (NOx) ne sont pas des gaz à effet de serre, mais en réagissant avec d’autres espèces chimiques présentes dans l’atmosphère, ils provoquent, à l’altitude de vol des aéronefs subsoniques (9 à 13 km):

la production d’ozone, un gaz à effet de serre puissant mais de courte durée, donc un réchauffement des températures de surface. A ces altitudes, les émissions de NOx produisent plus d’ozone que près du sol et cet ozone provoque un réchauffement plus important 2. L’ozone ainsi produit est principalement confiné à l’hémisphère nord, où le trafic aérien est plus important.

Ozone FR: 0,0219 W / m 2 (Évaluation du GIEC 2000-2005)
la destruction du méthane, un puissant gaz à effet de serre ayant une durée de vie de 12 ans, donc un refroidissement. En 1992, la part du trafic aérien dans la concentration atmosphérique de méthane était estimée à 2% 6.

RF du méthane: -0,0104 W / m 2 (Évaluation du GIEC pour 2000-2005)
À l’altitude des vols supersoniques, les émissions de NOx détruisent la couche d’ozone stratosphérique.

Effet des contrails et des cirrus induits
Les moteurs à réaction émettent de la vapeur d’eau qui peut former des traînées de condensation persistantes lorsque l’atmosphère est sursaturée dans la glace et que la température est inférieure à -40 ° C. Ces traînées sont constituées de cristaux de glace dont la taille est généralement inférieure à celle des cristaux constituant le cirrus naturel. Leur présence a tendance à réchauffer la Terre. Bien qu’ils reflètent une partie de la lumière solaire incidente et qu’ils ont donc tendance à refroidir, l’effet de serre qu’ils provoquent, qui a tendance à se réchauffer, est prédominant 8.

Le forçage radiatif des traînées de condensation dépend de leur étendue globale et de leur épaisseur optique, ce qui est difficile à évaluer avec précision. En 1992, l’étendue moyenne était estimée à 0,1% de la surface terrestre, avec des proportions plus élevées dans les régions à trafic aérien élevé (0,5% en Europe centrale). Cela dépend de l’intensité du trafic aérien et de l’étendue des zones de sursaturation qui peuvent varier avec l’évolution du climat. De plus, l’épaisseur optique dépend de la taille et de la forme des particules de glace, lesquelles dépendent elles-mêmes de la nature et de la quantité d’aérosols émis par le réacteur, ces aérosols jouant le rôle de noyaux de condensation 6,9.

Fibres fluides: 0,01 W / m 2 (0,005 à 0,03). Confiance moyenne (évaluation du GIEC pour 2011) 10
Parfois, les traînées peuvent se répandre pour former des cirrus pouvant persister plusieurs heures.Il a été établi que ces cirrus artificiels provoquent également un forçage radiatif positif, dont l’estimation est très incertaine car il est impossible de faire la distinction entre les cirrus naturels et artificiels. Environ 30% de la surface de la Terre est couverte par des cirrus et des études ont montré qu’en Europe, cette couverture nuageuse a augmenté de 1 à 2% par décennie au cours des deux dernières décennies, mais sans pouvoir déterminer avec certitude la ou les causes. .

Fumules combinées et cirrus induits: 0,05 W / m 2 (0,02 à 0,15). Faible confiance (Évaluation du GIEC pour 2011) 10

Émissions de vapeur
La plupart des émissions de vapeur d’eau provenant des avions subsoniques se produisent dans la troposphère où elles sont déversées sous forme de pluie en une à deux semaines. Une petite fraction est toutefois émise dans la basse stratosphère, où elle peut s’accumuler. Le forçage radiatif de la vapeur d’eau stratosphérique est très faible.

FR de la vapeur d’eau stratosphérique: 0,002 W / m 2 (Évaluation du GIEC pour 2000-2005)

Émissions d’aérosols
Les réacteurs émettent de la suie résultant de la combustion incomplète du kérosène ainsi que des sulfates résultant de la combustion du soufre qu’il contient en petites quantités. Ces aérosols solides ont un effet direct sur la température de surface de la terre, la suie a tendance à la réchauffer, les sulfates à la refroidir. Les quantités émises sont cependant faibles par rapport à d’autres sources anthropiques.

RF directe d’aérosols: -0,001 W / m 2 (Sulfates: -0,0035 W / m 2, suies: 0,0025 W / m 2) (Évaluation du GIEC pour 2000-2005)
Ces aérosols sont également impliqués dans la formation de traînées de condensation, de cirrus et d’autres nuages, mais leur contribution étant insuffisamment connue, elle n’est pas évaluée séparément. Il est en effet inclus dans le forçage radiatif des traînées de condensation et des cirrus induits.

Forçage radiatif total
Selon l’évaluation faite par le GIEC dans son quatrième rapport, le forçage radiatif de l’aviation en 2005 était de 78 mW / m 2 (de 38 à 139, avec une probabilité de 90%) et représentait 4,9% du forçage radiatif anthropique total 13 C’est environ trois fois plus que le seul impact du CO2 émis par les avions. Cette évaluation n’a pas été mise à jour par le GIEC dans son cinquième rapport, à l’exception des traînées de condensation et des cirrus.

Forçage radiatif (FR) dû au transport aérien de 1750 à nos jours (mW / m 2)

Pondération des émissions
Le forçage radiatif est une mesure de la variation de la puissance du rayonnement solaire reçue par la Terre suite aux activités humaines depuis le début de la révolution industrielle. Il reflète les conséquences des activités passées et présentes.

Afin d’évaluer les politiques d’atténuation du réchauffement climatique, il est nécessaire d’intégrer dans la même mesure les effets futurs de tous les facteurs qui y contribuent, à la fois les effets à long terme du CO2 et les effets à très court terme d’autres émissions liées à l’aviation. activité. Pour cela, des facteurs de pondération ont été proposés pour agréger toutes les émissions. Ces facteurs sont les valeurs par lesquelles nous devons multiplier les émissions de CO2 pour tenir compte des autres émissions. Cinq facteurs ont été développés sur la base de critères physiques (augmentation du forçage radiatif, température) ou de critères économiques. Selon les critères utilisés, leurs valeurs vont de 1,3 à 2,9.

Dans leur communication, l’industrie du transport aérien, l’Organisation de l’aviation civile internationale (OACI, agence des Nations Unies) et les pouvoirs publics, en particulier la France, ne déclarent que des émissions de CO2 représentant 2% des émissions mondiales de ce gaz. l’estimation du GIEC pour l’année 1992.

Facteurs d’émission du transport aérien

Les émissions de polluants provenant du transport de passagers sont généralement déclarées par passager-kilomètre, en divisant les émissions totales d’un trajet donné par le nombre moyen de passagers et la distance parcourue. Les émissions de CO2 par passager-kilomètre dépendent de plusieurs paramètres:

Le type d’avion et sa consommation

Son taux de remplissage et son fret
La distance parcourue Sur un vol court, les phases de décollage et d’atterrissage sont proportionnellement plus importantes.
Altitude de vol
Le Carbon Base, « base de données publique sur les facteurs d’émission requis pour les exercices de comptabilisation du carbone », géré par Ademe (France), fournit des facteurs d’émission en fonction de la distance parcourue et du nombre de sièges de l’avion. Par exemple, une liaison Paris-New York (5 863 km) dans un avion de plus de 250 sièges induit une émission moyenne de 223 g CO2eq / passager-km, dont 101 g liés à la combustion, 101 g fugitifs (courte durée de vie). ) et 21 g en amont 19, pour un total de 1,3 t éq. CO2 / passager. L’incertitude est évaluée à 50%. Un aller-retour Paris-New York et environ 1/4 des émissions annuelles totales d’un français.

La calculatrice de la Direction générale de l’aviation civile (DGAC), France, qui fournit les émissions de CO2 totales (production et distribution de kérosène + combustion en vol) pour un itinéraire donné, ne prend pas en compte les autres émissions contribuant à l’effet de serre.

A titre de comparaison, le facteur d’émission moyen pour les voitures particulières en France en 2010 était de 168 g de CO2 / km. Comme leur taux de remplissage moyen était de 1,4 personne par voiture, le taux d’émission moyen par passager était de 120 g CO2 / passager-km. A titre de comparaison également, le facteur d’émission d’un TGV en France est de 4 g CO2eq / passager-km.

Facteur d’émission selon la classe
Selon une étude réalisée en 2013 par la Banque mondiale, la teneur en CO2 du transport aérien dépend fortement de la classe choisie. Ainsi, les passagers de première classe et de classe affaires ont une empreinte carbone 9 fois ou 3 fois supérieure à celle des passagers en classe économique.Ceci est lié au fait qu’il y a moins de sièges par m2 dans ces classes et que leur taux d’occupation est également inférieur. Les passagers ont également plus de bagages.

Autres impacts de l’industrie du transport aérien
Une empreinte carbone complète du transport aérien devrait également inclure les activités connexes, telles que la production, la maintenance et l’élimination des aéronefs et des aéroports. Le groupe ADP réalise un rapport annuel depuis 2011 sur les émissions de gaz à effet de serre dans les aéroports qu’il gère à Paris. Ils ont été évalués à 82 Mt CO2eq en 2015.

Evolution et perspectives

La croissance du trafic aérien et sa contribution au réchauffement climatique
Le volume du trafic aérien mondial a doublé tous les 15 ans depuis le milieu des années 70 28, ce qui équivaut à un taux de croissance de 5% par an, largement supérieur à celui du PIB mondial.

La croissance du trafic aérien est favorisée par le développement des compagnies aériennes à bas coûts et l’absence de taxation du kérosène pour les vols internationaux 29 et nationaux dans de nombreux pays, dont la France.

Le transport des passagers
En 2016, les vols réguliers ont transporté 3,7 milliards de passagers (soit 10 millions de passagers par jour), soit une moyenne de 1 896 kilomètres. Le nombre de passagers-kilomètres passagers (PKP) a atteint 7015 milliards, en hausse de 6,3% par rapport à 2015. une croissance légèrement inférieure à celle de 7,1% enregistrée l’année précédente.

Pour la période 2017-2036, les avionneurs prévoient que la croissance du trafic passagers se poursuivra à un rythme soutenu, 4,4% par an pour Airbus et 4,7% pour Boeing, en légère baisse par rapport à la forte croissance de 2015 et 2016.

Fret
Le fret est un élément important du transport aérien (en appliquant le principe « un passager + un bagage = 100 kg », nous pouvons estimer sa part de 22% du transport aérien en 2015), mais sa croissance est inférieure à celle du trafic passagers. En 2015, 51 Mt ont été transportés, soit une moyenne de 3 678 km, soit une quantité transportée de 187,6 milliards de km / km, soit une augmentation de 1,7% par rapport à l’année précédente. En 2016, la croissance était de 2,6%.

Impact climatique à la hausse
Les émissions de CO2 et les autres facteurs contribuant à l’effet de serre ont continué d’augmenter et continuent d’augmenter, les améliorations technologiques des avions et l’optimisation des procédures opérationnelles étant loin d’être suffisantes pour compenser la forte croissance du trafic.Alors que l’Organisation de l’aviation civile internationale (OACI, une agence des Nations Unies) vise une amélioration annuelle de 2% de l’efficacité énergétique de la flotte aérienne, le secteur aérien s’est engagé à améliorer de 1,5% par an entre 2009 et 2020.

Le rapport spécial du GIEC publié en 1999 montre que la contribution de l’aviation à l’effet de serre augmenterait dans tous les scénarios étudiés, tandis que d’autres industries devraient pouvoir réduire leur part de manière significative.

Accords internationaux
La Convention de Chicago de 1944, qui a créé l’Organisation de l’aviation civile internationale (OACI), a interdit toute taxe sur le kérosène pour les vols internationaux.

Accord de 2016 sous l’égide de l’OACI
Après plus de 15 ans de négociations, le premier accord mondial visant à réduire l’impact du transport aérien sur le climat a été conclu le 6 octobre 2016 dans le cadre de l’OACI. Il vise à atteindre les objectifs fixés pour l’organisation en 2010: améliorer l’efficacité énergétique de 2% par an et stabiliser les émissions de CO2 au niveau qu’ils auront atteint en 2020. Il vise également à combler les lacunes des mesures de transport aérien dans l’accord de Paris 38 . Il met en place un système de compensation des émissions de CO2 pour la fraction des émissions qui dépasserait le niveau atteint en 2020 malgré le « panier de mesures » adopté en même temps:

Modernisation de la gestion du trafic aérien
accélérer l’introduction de nouvelles technologies pour réduire la consommation d’aéronefs
développement et mise en œuvre de carburants alternatifs durables
Le système approuvé par la résolution A39-3 est connu sous le nom de CORSIA (Système de compensation et de réduction des émissions de carbone pour l’aviation internationale, programme (ou régime) de compensation et de réduction pour l’aviation internationale) 39. Cela se traduira par l’achat de crédits carbone par les compagnies aériennes d’autres secteurs via une bourse à partir de 2021, d’abord sur une base volontaire, puis obligatoire après 2026. Le 23 août 201772 se sont portés volontaires. Seuls les vols internationaux entre pays non exemptés sont concernés. Les vols intérieurs ne sont pas affectés, mais les actions peuvent être incluses dans les plans d’action soumis par les États dans le cadre de l’accord de Paris. Il ne prend en compte que les émissions de CO2 dont la part dans les émissions mondiales est estimée à moins de 2%.

Accords internationaux sur la réduction des émissions de GES du transport aérien

L’accord ne devrait pas coûter plus de 1,8% des ventes aux compagnies aériennes d’ici 2035.

Avis
Plusieurs pays, dont la Russie et l’Inde, ont critiqué l’accord et ne sont pas présentés aux candidats pour des phases de mise en œuvre volontaires car, selon eux, ils supportent une charge injuste pour les pays émergents. En revanche, de nombreuses voix et notamment celles d’ONGE ont dénoncé le manque d’ambition de l’accord:

il est insuffisant pour atteindre l’objectif de l’Accord de Paris de limiter le réchauffement à 2 ° C ou même à 1 ° C 38 et n’exige pas que le secteur de l’aviation évalue sa part pour y parvenir. Cela permet une croissance pratiquement illimitée dans le secteur de l’aviation;
en mettant en place un mécanisme de compensation, il consacre une grande partie de ses efforts à d’autres secteurs de l’économie et envoie le « message irresponsable que le transport aérien atteindra zéro émission »;
cela ne pèsera pas assez sur le prix des billets. Selon l’ONG Transport et Environnement, « à peine plus que le prix d’un café »;
il ne couvrira que 25% des émissions: il ne concerne que les vols internationaux et prévoit de nombreuses exemptions. En revanche, cela n’affecte pas les émissions inférieures au niveau atteint en 2020;
il ne prendra effet qu’en 2021 et sera volontaire jusqu’en 2027;
il n’inclut pas d’exigences sur la qualité des compensations. En revanche, les crédits carbone liés aux forêts seront difficiles à utiliser et en tout cas insuffisants;
l’échange de crédits carbone a été choisi car il n’est pas très transparent et bon marché. Il aurait été préférable d’introduire une taxe sur le carbone, plus claire et plus facile à mettre en œuvre ou d’adhérer à un système d’échange de quotas afin de respecter le système européen.

Règlement européen
En Europe, le système communautaire d’échange de quotas d’émission (EU ETS) s’applique depuis 2012 aux émissions de CO2 de l’aviation civile conformément à la directive 2008/101 / CE du 19 novembre 2008. Cependant, face au défi de vingt-six États extérieurs l’Union européenne, la Commission européenne a proposé en novembre 2012 de mettre en application l’application du régime aux vols à destination et en provenance de l’Espace économique européen (EEE) jusqu’à ce qu’une solution globale soit trouvée sous l’égide de l’OACI. Cependant, la directive a continué à s’appliquer à tous les vols à l’intérieur et entre les 31 pays européens appliquant le SEQE de l’UE.