Voler à travers une zone de turbulences sévères et inattendues est une expérience inoubliable, une expérience troublante et parfois douloureuse pour des dizaines de milliers de passagers chaque année.

L'avion tremble violemment, votre siège semble tomber de dessous vous et, si vous n'êtes pas attaché, vous pouvez rapidement vous retrouver avec votre plateau repas en train de voler vers le plafond de la cabine.

Selon les meilleures estimations, les blessures graves liées aux turbulences représentent 7, 000 jours de travail perdus pour les agents de bord et les turbulences coûtent à l'industrie des centaines de millions de livres par an. Et, parfois, ça peut être mortel. Sur les petits avions, il est responsable de la mort d'environ 40 personnes chaque année aux États-Unis seulement.

S'attaquer au problème des turbulences

Grâce au travail de Paul Williams, Professeur de sciences de l'atmosphère à l'Université de Reading, les compagnies aériennes disposent d'un moyen plus intelligent d'éviter les turbulences perturbatrices à mi-vol. Avec des collègues des États-Unis, et avec le soutien du NERC, il a développé un système de prévision qui prédit mieux les zones de turbulence des heures à l'avance, permettant aux pilotes de rediriger leurs vols vers des trajets plus fluides et plus sûrs.

« La turbulence est la principale cause de blessures chez les passagers aériens et les agents de bord. Depuis que notre modèle de prévision a été adopté par les autorités américaines en 2015, nous estimons qu'il a contribué à améliorer le confort et la sécurité des vols sur jusqu'à 2,5 milliards de voyages de passagers."

Bien qu'il existe de nombreuses formes de turbulence, certains sont plus gênants que d'autres. Une forme commune, appelée turbulence convective, se produit dans et autour des orages. De puissants courants ascendants au cœur d'une tempête peuvent pousser l'avion vers le haut ou vers le bas jusqu'à 100 pieds. Heureusement, les orages apparaissent sur le radar et peuvent être repérés par l'œil humain, le rendant relativement facile à éviter.

Éviter l'invisible

Les turbulences en air clair sont bien plus difficiles pour les pilotes, qui est invisible et frappe souvent sans prévenir.

Paul dit :« Ça vient de nulle part, au sens propre. Quiconque a volé plusieurs fois l'aura déjà traversé. C'est le genre qui peut blesser les gens s'ils ne portent pas de ceinture de sécurité."

En mai 2017, 27 personnes ont été blessées lorsque le vol Aeroflot SU270 a heurté des turbulences en air clair alors qu'il se préparait à atterrir à Bangkok. Certains passagers se sont cassés les os lorsque l'avion a plongé et ils ont été projetés dans le plafond. Les violentes secousses peuvent également endommager l'avion. En décembre 1992, un avion a heurté une poche de turbulence en air clair au-dessus du Colorado, qui a arraché six mètres de son aile gauche et retiré l'un de ses quatre moteurs.

La turbulence de l'air clair se trouve généralement à des altitudes relativement élevées, généralement au-dessus de 20, 000 pieds. Il est également étroitement lié aux courants-jets, le mouvement rapide, d'étroites bandes d'air qui traversent l'atmosphère à plusieurs kilomètres au-dessus du sol.

Les limites des courants-jets, là où le couloir d'air rapide rencontre l'air ambiant plus lent, sont instables et chaotiques, et dispersent de puissants tourbillons de vent dans l'atmosphère environnante. Si un avion survole l'un de ces tourbillons, l'air en mouvement rapide secouera ses ailes, lui faisant perdre ou gagner soudainement de l'altitude.

Surfer sur l'onde de gravité

Cependant, le courant-jet n'est qu'une partie de l'image. Pendant le doctorat de Paul financé par le NERC. à l'Université d'Oxford au début des années 2000, il a étudié le rôle des ondes de gravité dans la création de turbulences en air clair.

Les ondes de gravité atmosphérique se forment lorsque l'air est perturbé, par exemple en étant forcé au-dessus d'une chaîne de montagnes ou par un front météorologique. Les parcelles d'air se déplacent ensuite de haut en bas comme des vagues dans la mer alors que les ondes de gravité traversent le ciel. L'atmosphère en regorge et on peut parfois les voir comme des nuages ​​rayés ou de grandes ondulations à la surface d'un océan. Si un jet stream à lui seul ne suffit pas à déclencher des turbulences en air clair, l'ajout d'ondes gravitationnelles puissantes dans la même région de l'atmosphère peut faire l'affaire.

Paul a développé un outil de prévision pratique des turbulences en air clair qui a été adopté par les autorités américaines en 2015. Le modèle regarde 18 heures dans le futur pour prévoir le comportement probable du courant-jet. Il utilise ensuite une équation pour révéler où les ondes de gravité sont générées et où les plaques de turbulence en air clair sont les plus susceptibles de se former. S'il y a des turbulences modérées qui affectent l'aviation, l'algorithme le prévoit avec succès 83 % du temps.

Le modèle prédit toutes les forces de la turbulence en air clair - des formes plus légères qui provoquent des frissons et des tremblements, au rare, mais potentiellement dangereux, ceux qui pourraient causer des blessures à l'équipage et aux passagers, ou des dommages aux aéronefs. Mais, ainsi que de réduire les blessures et les dommages, il a un autre avantage. La turbulence est la cause sous-jacente de la peur de voler chez de nombreuses personnes, une phobie qui affecte jusqu'à quatre personnes sur dix.

Paul espère que le modèle, qui est librement accessible à tous, sera adopté dans le monde entier. Cependant, la sécurité aérienne étant strictement réglementée, tout changement ne sera pas immédiat. Le modèle est appelé à devenir plus important à l'avenir, car Paul a également montré que les turbulences en air clair sont susceptibles d'être plus courantes à mesure que le monde continue de se réchauffer. Il prédit que la quantité de turbulence dans les courants-jets aura doublé ou triplé d'ici 2050-2080.

Il dit :« Si c'est l'avenir du vol, il sera encore plus important que nous donnions aux avions la possibilité d'éviter des turbulences potentiellement dommageables."

Cette histoire est republiée avec l'aimable autorisation de Planet Earth en ligne, un libre, site Web complémentaire au magazine primé Planet Earth publié et financé par le Natural Environment Research Council (NERC).