La pandémie de COVID-19 affecte non seulement presque tous les aspects de notre vie quotidienne, mais aussi l'environnement. Une équipe allemande, dirigé par l'Institut Max Planck de chimie et le Centre aérospatial allemand (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt; DLR), veut maintenant savoir quelle est la force de ces effets sur l'atmosphère. Au cours des deux prochaines semaines, dans le cadre du programme de recherche Bluesky, les scientifiques mesureront les concentrations de gaz traces et de polluants dans l'air au-dessus des zones urbaines européennes et dans le couloir de vol vers l'Amérique du Nord. L'objectif de ces missions de recherche est d'étudier comment la réduction des émissions de l'industrie et des transports modifie la chimie et la physique de l'atmosphère.

Un ciel bleu clair sans traînées de condensation et des rues vides - c'est une situation typique pendant le verrouillage du coronavirus. Trafic, notamment le transport aérien, et la production industrielle ont été réduites dans le monde entier en raison de la pandémie de COVID-19. Il y a moins d'avions dans les airs et de véhicules sur la route en Europe qu'avant la pandémie. La pollution de l'air a diminué de 20 à 40 pour cent, et les émissions quotidiennes des avions ont diminué jusqu'à 85 pour cent. Cela signifie que l'atmosphère est beaucoup moins polluée par les émissions des transports et de l'industrie.

Une équipe de recherche allemande veut maintenant profiter rapidement de cette situation inhabituelle pour le projet Bluesky. Les scientifiques du DLR, l'Institut Max Planck de chimie, Université Goethe de Francfort, et les centres de recherche de Jülich et de Karlsruhe ont l'intention d'utiliser pour la première fois deux avions de recherche DLR pour mener une enquête unique au monde sur les changements qui en résultent dans l'atmosphère terrestre. Les avions de recherche Halo et Falcon du DLR ont été équipés d'instruments hautement spécialisés et survoleront l'Allemagne, Italie, La France, la Grande-Bretagne et l'Irlande au cours des deux prochaines semaines. Ils survoleront également l'Atlantique Nord, le long du couloir de vol vers l'Amérique du Nord.

« Le DLR déploie une partie de sa flotte unique d'avions de recherche pour exploiter une opportunité quasi unique. Au cours de ces missions, l'atmosphère sera analysée dans un état qui pourrait être atteint dans le futur avec une gestion durable des activités humaines. Nous observerons comment l'environnement évolue avec la montée en puissance des activités industrielles. Cela nous donnera une toute nouvelle perspective sur l'influence anthropique sur l'atmosphère terrestre, " explique Rolf Henke, Membre du Directoire du DLR en charge de la recherche aéronautique. "Avec nos partenaires, nous apportons une contribution significative à la redéfinition des activités de l'humanité une fois la pandémie maîtrisée."

Vols de recherche coordonnés avec deux avions de mesure

Jos Leveld, Directeur de l'Institut Max Planck de Chimie, souhaite utiliser les missions Bluesky pour clarifier s'il existe une corrélation entre le ciel bleu clair pendant le verrouillage et la prévalence des particules d'aérosol dans l'atmosphère. "Le ciel bleu unique de ces dernières semaines ne peut s'expliquer par les conditions météorologiques et la diminution des émissions près du sol. Les avions peuvent

avoir un impact plus important sur la formation de particules d'aérosols qu'on ne le pensait auparavant, " dit le chercheur atmosphérique, qui est le directeur scientifique des vols Halo. Aérosols, particules microscopiques dans l'air qui influencent également la formation des nuages, sont finement répartis. Ils diffusent et absorbent le rayonnement solaire et ont donc également un impact sur le climat, car ils influencent le bilan radiatif de l'atmosphère. Des aérosols sont créés, entre autres, lors de la combustion de combustibles fossiles.

Christiane Voigt, Responsable du département Cloud Physics au DLR Institute of Atmospheric Physics et directeur scientifique des vols Falcon, voit également une opportunité unique avec Bluesky. « L'état actuel de l'atmosphère représente une sorte de 'point zéro' pour la science. On va pouvoir mesurer une atmosphère de référence qui n'est que faiblement polluée par les émissions de l'industrie et des transports, y compris l'aéronautique. Cela nous donne une occasion unique de mieux comprendre les effets des émissions anthropiques avant la fermeture. » Le physicien de l'atmosphère souligne que, que grâce à la coopération de tous les partenaires, a-t-il été possible de planifier et de mettre en œuvre les missions scientifiquement et logistiquement très complexes dans des délais très courts.

Les émissions du transport aérien, l'industrie et le trafic routier en milieu urbain

Voigt et ses collègues pensent que les données Bluesky fourniront une image plus claire des influences anthropiques sur la composition de l'atmosphère terrestre. Avec l'équipement à bord des deux avions de recherche, les scientifiques de Bluesky étudient les émissions des avions telles que les oxydes d'azote, dioxyde de soufre et aérosols à l'altitude de croisière, en plus des quelques traînées restantes. Entre autres, ils veulent savoir de combien ces émissions ont diminué au-dessus de l'Europe et du corridor de vol de l'Atlantique Nord. Environ 30, 000 avions survolent l'Europe chaque jour, avec des émissions significatives en conséquence. Le trafic aérien réduit permettra des itinéraires de vol plus flexibles pour les mesures.

En outre, les chercheurs veulent étudier les panaches d'émissions réduites des zones urbaines et clarifier la façon dont les émissions sont distribuées au niveau de la couche limite atmosphérique. Par exemple, les scientifiques de Bluesky prévoient de survoler la région de la Ruhr et les régions autour de Francfort-sur-le-Main, Berlin et Munich. Des vols au-dessus de la vallée du Pô en Italie et autour de Paris et Londres sont également prévus. « A proximité des villes et agglomérations, on approchera la couche limite atmosphérique à une altitude de un à deux kilomètres, puisque les émissions du trafic routier et de l'industrie y sont concentrées, " explique Jos Lelieveld. " Nous nous intéressons à combien les concentrations de dioxyde de soufre, oxydes d'azote, les hydrocarbures et leurs produits de réaction chimique, ainsi que l'ozone et les aérosols, ont changé. » Il est également très fier que l'équipe soit la première au monde à mettre en place une campagne de mesure de ce type.

Préparations rapides pour les vols — avec des règles spéciales de contrôle des infections

Ces dernières semaines, deux avions de recherche du DLR, le Falcon 20E et le Gulfstream G550 Halo, ont été convertis avec succès à court terme pour les missions Bluesky. Les conversions ont été effectuées au DLR Flight Operations Facility à Oberpfaffenhofen. « De nombreux instruments ont dû être installés et adaptés, et l'avion modifié pour les missions à venir, " dit Burkard Wigger, Responsable des expériences de vol du DLR. « Une coopération étroite entre les différentes organisations scientifiques a permis à ces deux avions de recherche de fonctionner simultanément dans les conditions difficiles résultant de la pandémie de coronavirus. »

La préparation, l'exécution et le suivi des vols sont effectués conformément aux règles en vigueur en matière d'interactions personnelles et de contrôle des infections. Des vols conjoints de Falcon et Halo sont prévus jusqu'à la première quinzaine de juin. L'évaluation des données et l'analyse des résultats prendront alors plusieurs mois. L'analyse comprendra des données comparatives des précédentes campagnes de vols de recherche Halo sur les émissions du trafic aérien et les émissions des grandes villes et agglomérations.

À propos de HALO

L'avion de recherche haute altitude et longue portée (Halo) est une initiative conjointe des instituts allemands de recherche sur l'environnement et le climat. Halo est soutenu par des subventions du ministère fédéral de l'Éducation et de la Recherche (BMBF), la Fondation allemande pour la recherche (DFG), l'Association Helmholtz des centres de recherche allemands, la Société Max Planck (MPG), l'Association Leibniz, l'État libre de Bavière, l'Institut de technologie de Karlsruhe (KIT), le Forschungszentrum Jülich et le Centre aérospatial allemand (DLR).