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Le 24 janvier 2019 au-dessus de la France, beaucoup de nuages, un coin de ciel bleu et de nombreuses
traînéesde condensation (contrails). Image acquise par l’instrument MODIS du satellite américain Terra.
Cliquer sur l'image pour une version à haute résolution sans les toponymes.
Crédit image : NASA / EOSDIS Worldview / GSFC
Je vais régulièrement faire un petit tour sur le site EOSDIS Worldview de la NASA, une sorte de planisphère temps réel alimentée tous les jours par les données des satellites Aqua, Terra et Suomi NPP. C’est un outil très pratique pour détecter des régions du monde sans nuages, voir des phénomènes intéressants et préparée la recherche ciblée d’autres images provenant de satellites à plus haute résolution.
Les données MODIS produisent des images à résolution moyenne (de l’ordre de 250 à 500 mètres selon les bandes spectrales) mais elles se suffisent parfois à elles-mêmes. C’était le cas le 24 janvier 2019 au-dessus de la France. Beaucoup de nuages mais une belle trouée de ciel bleu entre les pays de Loire et la région Nouvelle Aquitaine.
Surtout, même si cela n’est pas exceptionnel, un phénomène spectaculaire avec un nombre importants de traînées de condensation laissées après le passage des avions, avec des nuages blancs et des ombres portées sombres bien visibles au sol.
Traînées de condensation (contrails) et leurs ombres portées au-dessus de la région Pays de la Loire
et Nouvelle Aquitaine. Extrait d’une image acquise par l’instrument MODIS du satellite américain Terra.
Crédit image : NASA / EOSDIS Worldview / GSFC
Des nuages dans un ciel sans nuages
En balade en montagne ou ailleurs, je suis souvent admiratif du beau ciel bleu mais aussi étonné pour le nombre de passages d’avions, facilement visibles par les traînées de condensation qui se forment dans leur sillage. En anglais, on parle de Contrails pour « Condensation trails ». On trouve aussi le sigle COTRA (COndensation TRails Aloft).
Exemples de traînées de condensation observées dans le ciel des Pyrénées. En fonction de la position
des nuages et du soleil, des effets d’ombre apparaissent. Crédit image : Gédéon
Ressemblant vaguement à des cirrus très allongés, les traînées de condensation se forment par condensation de la vapeur d’eau de l’air environnant, sous forme d’eau liquide ou de glace.
En juin 2018, traînées de condensation au-dessus de Saint-Emilion, l’heure de pointe ?
Crédit image : Gédéon
Des nuages artificiels
Plusieurs phénomènes rendent possible l’apparition de ces traînées : la vapeur d'eau accompagnant le rejet des produits de combustion, l’existence de noyaux de condensation ou la baisse de pression de l'air dans le sillage de certains éléments de la structure (il y a des photos très spectaculaires d’avions de chasse à grande vitesse entourés de nuages étonnants).
Pour qu'une traînée de condensation puisse se former, il faut que l'air au niveau du vol soit suffisamment humide pour atteindre facilement la saturation et suffisamment froid (environ -40°C) pour atténuer la chaleur apportée par les produits de combustion. Ces conditions se rencontrent en général dans la haute troposphère (vers 8000 à 10000 mètres d’altitude), un peu plus bas en hiver selon les conditions météorologiques.
Les traînées ne se forment pas si l’air est très sec. La durée de vie dépend du degré d’humidité. Si l’air est humide, la durée de vie de la traînée et son évolution dépendent du niveau de saturation par rapport à la glace : elle peut même évoluer en voile nuageux, impossible à distinguer des nuages cirrus naturels.
Les traînées des avions ont un léger impact sur le climat, mentionné dans le rapport du GIEC (Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat) depuis 1999 : l’effet de serre l’emporte sur l'effet refroidissant causé par la réflexion du rayonnement solaire.
Les traînes de condensation et les avions vus aussi par Sentinel-2
Sentinel-2B, un des satellites du programme européen Copernicus, survolait aussi la France le 24 janvier 2019 en fin de matinée et les traînées de condensation vues par l’instrument MODIS sont également bien visibles sur les images qu’il a acquises.
Voici trois extraits couvrant respectivement l’île de Ré et l’anse de l’Aiguillon (en haut), Bordeaux, l’estuaire de la Gironde et le Médoc (en bas à gauche) et la région de Nantes et d’Angers (en bas à droite).
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Trois extraits d’images acquises le 24 janvier 2019 par le satellite européen Sentinel-2B.
Le contraste a été volontairement fortement accentué pour mettre en évidence les traînées de condensation
et leur ombre projetée au sol. Cliquer sur les images pour les agrandir. Traitement : Gédéon.
Crédit image : ESA / Copernicus / Commission européenne
En regardant de près, on peut identifier quelques avions en vol, avec un autre phénomène étonnant : des avions fantômes colorés. Défaut du traitement d’image ? Non, cela provient du fait que les capteurs correspondant aux différentes bandes spectrales ne sont pas positionnés exactement au même endroit dans le plan focal de l’instrument : par conséquent, les images ne sont pas acquises au même moment pour chaque bande spectrale. Le décalage est fixe (lié à la configuration de chaque instrument) et il est facile de corriger les images au sol pour superposer parfaitement les couleurs.
Des avions fantômes ?
Un seul problème : cela ne marche que pour un paysage fixe... Cela ne fonctionne pas pour les objets en mouvement rapide comme les avions. Voilà pourquoi, on observe cet arc-en-ciel de trois couleurs rouge, verte et bleue utilisées pour la restitution des trois bandes spectrales visibles.
On observerait un phénomène similaire avec d’autres bandes spectrales (proche infrarouge par exemple), avec les mêmes couleurs (RVB) mais avec un motif légèrement différents.
Deux extraits des images acquises le 24 janvier 2018 par le satellite Sentinel-2B avec des avions en vol.
On voit nettement le décalage des bandes spectrales liés à l’instrument de prise de vue.
Crédit image : ESA / Copernicus / Commission europénne
Je ferai prochainement un article un peu plus détaillé sur le décalage des bandes spectrales dans les instruments d’observation multispectraux. Il y a des exemples d’images très spectaculaires et cela mérite quelques explications supplémentaires…
En savoir plus :
- Dans le glossaire de Météo France, les traînées de condensation.
- Sur le site Astrosurf, une page sur la météorologie élémentaire et les traînées de condensation.
- Sur le site, le climat en questions, une page sur les traînées de condensation et leur impact sur le climat.