Base d'Indicateurs

De nombreux chiffres sur l'impact environnemental du transport aérien sont publiés par différents organismes. Une base de référence universelle est nécessaire pour dresser un bilan partagé et cautionné par l’ensemble des acteurs du transport aérien ainsi que les professionnels de la santé et la société.

La valeur d'une base de données se mesure par rapport à l'utilisation à laquelle elle est destinée. Le groupe s'est donc attaché à l'établir au regard des trois objectifs rappelés en introduction de ce chapitre : contribution à l’orientation des recherches du secteur, participation à l’élaboration des futures réglementations et communication sur les performances atteintes et les axes de progrès.

Il s'est aussi attaché à respecter dans la mesure du possible la cohérence avec :

• Les indicateurs correspondant aux 3 objectifs de l'ACARE : réduction de 50% des émissions de CO2 du transport aérien, de 80% de celles d’oxyde d’azote (NOX), de 50% du bruit perçu ;
• Les indicateurs sur lesquels s'appuie la réglementation et qui sont généralement apparus pertinents compte tenu du degré des connaissances ;
• Les engagements de la convention signée le 28 janvier 2008 par les acteurs du secteur aérien, dans le cadre du grenelle de l’environnement

Au regard de l'objectif de communication, il est pertinent d'inclure dans la base de référence des éléments démontrant les poids réels et relatifs des impacts de l'aviation et la dynamique de progrès du secteur.

1. Périmètre de la base de référence

Le domaine des activités de la chaîne du transport aérien est vaste, de même que le périmètre géographique et le champ des impacts environnementaux. Il convient donc de bien définir le cadre de la base de référence.

1.1 Activités prises en compte

L’impact du transport aérien sur l’environnement est lié d’une part aux activités directes liées à l’exploitation des aéronefs (vol, assistance en escale,..) et d’autre part aux activités connexes qui y sont associées (desserte terrestre des plateformes, acheminement des fournitures,…) :

Pour les besoins de la recherche destinée aux industriels et exploitants, une base de référence portant uniquement sur les aéronefs et leurs modalités d'utilisation en vol et au sol (assistance en escale) paraît suffisante. En revanche une communication efficace peut nécessiter de prendre en compte un domaine d’étude plus large incluant par exemple les émissions de l'ensemble des activités aéroportuaires. Dans ce cas, l'ensemble des actions mises en œuvre pour organiser le transport aérien devrait être intégré au bilan de l’impact environnemental de l’activité aérienne. Compte tenu des objectifs liés à l’élaboration d’une base de référence universelle, il est apparu opportun à ce stade de l’organiser autour des trois composantes principales de l’activité aérienne : la construction et à l'exploitation aéronautiques. Ainsi la base de référence est fondée sur la performance de l'aéronef lui-même ainsi que sur la composition et l’exploitation des aéronefs  ; l’exploitation comprend le vol des aéronefs ainsi que l'assistance en escale (partie bleue du schéma ci-dessus). De ce fait, le périmètre de la base proposée est plus limité que par exemple l'observatoire OBSERVATAIR de la FNAM qui inclut dans son périmètre les entreprises de transport aérien (ex. énergie dépensée dans les bâtiments, pourcentage de véhicules propres utilisés par les entreprises, …).

1.1.1 L’aéronef

L’aéronef constitue l’élément fondamental du système de transport aérien. L’évaluation de l’impact environnemental d'un aéronef dépend de ses performances environnementales dont beaucoup sont mesurées lors de la certification; il s’agit là de performances unitaires ou individuelles car l’avion est isolé de son contexte opérationnel réel. Les bénéfices environnementaux unitaires procurés par l’innovation technologiques peuvent ainsi être déterminés pour chaque type d’aéronef en mesurant la valeur des indicateurs de bruit et d’émissions correspondants. Les indicateurs retenus et présentés dans la suite du document permettent de mesurer l’amélioration de la performance des aéronefs apportée par l’innovation technologique.

1.1.2 La flotte en exploitation

La constitution des différentes flottes d'aéronefs – âge, répartition entre courts, moyens et longs courriers – ainsi que leurs conditions d’exploitation ont un impact sur l'empreinte environnementale du transport aérien. En particulier les éléments d’exploitation suivants influent sur les variations de performance environnementale des aéronefs en exploitation :

• nombre de vols effectués par chaque avion ;
• durée d’exploitation depuis la mise en service de chaque aéronef ;
• coefficient de remplissage lors de chaque vol ;
• temps de vol cumulé de chaque aéronef.

De plus, la constitution et la physionomie du trafic aérien (densité du trafice, altitudes utilisées, opportunité d’optimisation des trajectoires dans les plans horizontaux ou verticaux, conditions atmosphériques au voisinage de l'avion) influent sur l'impact environnemental de la flotte en exploitation.

1.1.3 L’assistance en escale

Les opérations d’assistance en escale, directement liées à l'exploitation de la flotte, ont aussi un impact sur l’environnement. Elles sont réglementées par la directive européenne 96/67/CE ainsi que par sa transposition dans le code de l'aviation civile. Dans l'esprit des objectifs recherchés pour l'établissement de la base, seules les opérations liées à la fourniture d’énergie des aéronefs ont été considérées à ce stade:

• utilisation des sources de puissance autonomes (APU) ;
• fourniture d'énergie par l’exploitant d’aérodrome.

1.2 Périmètre géographique ou échelles spatiales

L'aviation est par nature une activité d’échanges de dimension mondiale qui couvre l’ensemble des parties du globe. Des indicateurs globaux sont donc indispensables pour mesurer son impact sur le climat. En revanche d’autres indicateurs locaux doivent permettre de caractériser cet impact dans des périmètres géographiques plus limités comme le territoire national de la France ou l’environnement proche d’un aérodrome. La mobilité des émetteurs de pollution ainsi que l’universalité de l'atmosphère partagée par l'ensemble des populations mondiales doit nous amener à prendre en considération plusieurs échelles spatiales.

• locale : il s’agit de la zone terminale d’une plateforme aéroportuaire qui comprend l'ensemble des vols à l'arrivée, au départ et en transit, les survols de la zone terminale et les opérations au sol (utilisation des APU, roulage des aéronefs sur les voies de circulation).
• régionale : l’échelle régionale peut comprendre le territoire national d’un pays ou une communauté de pays voisins comme l'Europe ; il s’agit là de déterminer l’impact du trafic intra-régional ;
• globale ou planétaire : dans ce cas, le domaine d’étude peu s’étendre à :
  • l'ensemble des vols mondiaux dans la mesure où ces données sont connues (en particulier par le biais de l'OACI.) ;
  • tous les vols au départ ou à destination d’un pays ;
  • l'ensemble des vols opérés par des compagnies aériennes françaises.

1.3 Champ des impacts environnementaux

Les publications existantes (voir bibliographie en annexe) illustrent la diversité des indicateurs de l’impact du transport aérien qui s’étend de la performance environnementale des aéronefs mesurée lors de la certification, des flottes en exploitation, des aéroports, jusqu'à ses aspects socio-économiques pour les populations, comme ses conséquences sur l'emploi, les prix de l'immobilier, ou encore ses conséquences sur la santé.

La base de référence proposée à ce stade est fondée sur l’évaluation des performances directes du système aérien en matière d’impact sur l'environnement (zones bleues du schéma ci-dessus) sans chercher à mesurer de façon exhaustive l’ensemble des conséquences des effets indirects du système aérien. En effet, certaines données sont complexes à mesurer voire indisponibles. Dans un second temps, la base de référence pourrait être enrichie de nouveaux indicateurs profitant de travaux de recherche qui permettraient de maîtriser l’ensemble des incidences dans certains domaines (sociologique, par exemple).

2. Nature des indicateurs proposés

La communauté scientifique a regroupé la majeure partie du spectre des incidences du transport aérien sur l’environnement en quatre grandes catégories..

2.1 Le changement climatique

Une littérature abondante existe sur ce sujet. Le CO2 est le principal gaz à effet de serre émis par la combustion du carburant (hydrocarbure) dans les moteurs d’avion. La masse de CO2 produite et de kérosène brûlé sont liées suivant un coefficient de proportionnalité de 3.15 : une tonne de kérosène brûlé génère 3,15 tonnes de CO2. La valeur de la consommation de kérosène permet donc de déterminer aisément la production de C02 correspondante. Afin d’exprimer la totalité des effets radiatifs d’une source, il est souvent utilisé un index de forçage radiatif (RFI), un coefficient multiplicateur des effets CO2 pour tenir compte des effets des autres émissions. Les experts du GIEC ont dans un premier temps attribué un RFI compris entre 2 et 3 à l’impact du transport aérien  ; ils ont depuis estimé que sa valeur est probablement inférieure à 2. Pour autant, ces mêmes experts mettent en garde quant à l’utilisation de cet index, en particulier dans des cadres réglementaires. En effet, ils soulignent le manque de connaissance concernant certains phénomènes atmosphériques et les différences de durée de vie des effets qui ne sont pas prises en compte. L’adoption d’un RFI supérieur à 1 pour tenir compte de effets radiatifs autres que ceux dus au CO2 pourrait notamment avoir comme conséquence l’adoption de choix technologiques abaissant les rejets de CO2 au détriment des autres facteur du forçage radiatif, notamment la formation des contrails et de cirrus induits. Si bien qu’en définitive on pourrait aboutir à des effets différents de ceux recherchés, à savoir réduire l’impact environnemental de l’aviation. En conséquence les seuls indicateurs proposés à ce stade pour le changement climatique portent sur les émissions de CO2 et consistent en : Pour l'avion neuf :

• Émissions de CO2 des nouveaux avions pour une mission-type

Pour la flotte en exploitation :

• Emissions de CO2 de la flotte en exploitation pour des itinéraires types
• Émissions totales de CO2 (inventaire France opéré par le CITEPA)
• Part du transport aérien dans l’ensemble des émissions de CO2

Ces données sur le CO2 sont directement dérivées de la consommation de kérosène. Il s'agit donc d'indicateurs représentatifs de la production de CO2 résultant directement de la combustion du carburant (champ proche). Comme on l'a vu, les incertitudes actuelles sur les phénomènes ultérieurs ne permettent pas de disposer d'indicateurs fiables pour des champs plus éloignés. L'introduction de biocarburants n'a pas été prise en compte du fait des quantités marginales potentiellement utilisables dans les toutes prochaines années.

2.2 La qualité de l'air sur et au voisinage des aéroports

La qualité de l'air est devenue une exigence importante des sociétés modernes, et notamment des populations riveraines des plateformes aéroportuaires, et constitue à ce titre un des éléments fondamentaux des stratégies de protection de l’environnement. Cependant l’analyse de l’air ambiant ne permet pas de déterminer directement l’origine des produits présents et d’attribuer les émissions de chacun des contributeurs. En effet, la plateforme aéroportuaire concentre de nombreuses activités différentes (bagagistes, commissariat hôtelier, catering, gestionnaire d’aéroport, transporteurs, compagnies aériennes, etc…). Les phénomènes de transport induisent dans l’environnement de l’aérodrome l’apport de nouvelles émissions dues à d’autres sources externes qui ne sont pas attribuées à l'activité aérienne. De nombreux aéroports européens disposent néanmoins d'un réseau de stations de mesure de la qualité de l'air sur les plates-formes ou dans leur environnement proche afin d’en assurer la surveillance. Cette responsabilité attribuée en général aux exploitants d’aérodromes peut être assurée dans certains cas par d’autres organismes spécifiques. La pollution atmosphérique du transport aérien sera évaluée à l’aide :

• des émissions mesurées lors de la certification des nouveaux moteurs;
• des émissions des aéronefs en exploitation au voisinage des principaux aéroports français

Dans le premier cas, la mesure des émissions est réalisée en sortie de moteur sur un banc d'essais conformément aux conditions de la phase de certification et selon les paramètres du cycle LTO1. Dans le second cas, les émissions des aéronefs au voisinage des aéroports sont évaluées conformément au paramètres du LTO de la flotte considérée ou à l’aide des trajectoires réelles des aéronefs dans la zone terminale de chaque aérodrome. Les données du trafic réel de chaque aérodrome français sont disponibles auprès de la DSNA, prestataire des services de la navigation aérienne. La mesure de la qualité de l'air sur les aéroports ne peut être considérée comme un indicateur pertinent de l’efficacité environnementale du transport aérien et ne permet donc pas d'orienter judicieusement les travaux de recherche et d’innovation technologique des constructeurs ou des exploitants ; en effet, il n’est pas possible de discriminer l’origine des émissions et en particulier d’attribuer chacun des produits présents dans l’air ambiant aux émissions des différentes sources. Ces indicateurs portent donc sur le champ proche. Il est en revanche proposé de compléter la liste des mesures actuellement effectuées au banc d'essais par les émissions de SO2, NOx, COV, particules et poussières, CO2, CH4, CO, ou encore O3 (voir première partie du document).

2.3 Le bruit

Dès le début des années 60, l’OACI a défini des procédures pour certifier les niveaux de bruit des aéronefs au décollage et à l’atterrissage. Ces standards sont documentés au sein de l’Annexe 16 de l’OACI qui définit trois points de mesure pour déterminer les niveaux de bruit caractéristiques de chaque type d’aéronef : deux point de mesure permettent d’évaluer le bruit au décollage (bruit latéral, et bruit sous trace également appelé bruit en survol) et un point de mesure pour le bruit à l’atterrissage (bruit en approche). Les bruits certifiés caractérisent chaque type d’aéronef, à une masse donnée, et reproductibles dans des conditions de mesure identiques à celles de la certification. Si le bruit d'un avion peut être mesuré de façon objective, la gêne occasionnée est liée à son interprétation par chaque individu est dépend d’un ensemble de facteurs notamment psychologiques. Chaque individu perçoit donc le bruit de façon différente et la gêne qui est attachée est plus ou moins importante. Cette gêne dépend de l'intensité du bruit et du trafic, mais également de nombreux facteurs, tels que:

• la période de la journée ou de la nuit,
• la saison,
• le mode de vie et le vécu personnels,
• la qualité de locataire ou propriétaire,
• les craintes sur la santé,
• la peur de l'accident, etc.

Ainsi, la gène sonore sera plus ou moins ressentie et exprimée par les riverains d’un aéroport en fonction de la présence ou non de nuages (empêchant de voir l’avion), le niveau de bruit ambiant. En phase d’approche, l’utilisation des dispositifs hypersustentateurs (becs de bord d’attaque, volets de bord de fuite) et des atterrisseurs et la sollicitation des moteurs entraînant une modification des niveaux de bruit perçu, peuvent générer une gène sonore plus importante qu’un bruit continu d’un niveau plus élevé et pendant une phase plus longue. (pas trop sur) C'est pourquoi il est difficile d'élaborer des indicateurs qui représentent bien la gêne sonore. C'est désormais l'indice "Lden", préconisé au niveau européen pour tous les moyens de transport et recommandé par l' Autorité de Contrôle des Nuisances Sonores Aéroportuaires (ACNUSA), qui est utilisé pour cartographier les nuisances aéroportuaires et renforcer l'efficacité des outils d'urbanisme (Plan d’exposition au bruit – PEB) et d'aide à l'insonorisation (Plan de gène sonore – PGS). L’indice Lden est déterminé pour le trafic aérien d’une journée dite caractéristique, à l’aide des niveaux sonores dus à chaque survol d'avion majorés en fonction de la période concernée. Ainsi, chaque survol voit son niveau de bruit augmenté de 5 dB lorsqu’il intervient en soirée (18h à 22h), et de 10dB lorsqu’il intervient la nuit de 22h à 6h) de façon à restituer une image fidèle de la gêne occasionnée. En période de nuit, ce sont les bruits émergents qui perturbent le sommeil ; cette gêne peut être évaluée par un indicateur de type événementiel, exprimé en LAmax ,qui représente le niveau de bruit maximal instantané mesuré pendant le passage de l'avion. Un indicateur de volume sonore global mesuré (appelé Indice Global Mesuré Pondéré ou IGMP) a été défini sur l’aérodrome de Paris-Charles de Gaulle de façon à globaliser la gêne occasionnée en un seul indicateur. Compte tenu de la diversité des indicateurs existants, complémentaires et tous pertinents dans leur domaine, il est proposé de retenir les suivants pour la base de référence :

• Valeurs de certification bruit des aéronefs ;
• Niveau de bruit des aéronefs en exploitation
• Surfaces des courbes d'environnement sonore (Lden) (principaux aéroports français)
• Surfaces des courbes d'environnement sonore (Lnight) (principaux aéroports français)
• Indicateur global mesuré pondéré (aéroport Paris – Charles de Gaulle)
• Répartition des avions par groupes acoustiques (flottes ayant effectué des mouvements sur chacun des principaux aéroports français)

Il a été estimé utile de pouvoir caractériser les performances acoustiques des nouveaux avions par la surface de leur empreinte sonore au sol. Les mesures nécessaires n'existent cependant pas aujourd'hui en nombre suffisant et la précision des modèles n'est pas adaptée à des comparaisons individuelles entre types d'avions. Une évolution à terme vers un tel indicateur devrait cependant être recherchée et permettrait de le substituer avantageusement à celui du niveau de bruit des aéronefs en exploitation qui n'est pas caractéristique des performances des avions neufs et qui dépend des conditions moyennes de l'aéroport de mesure.

2.4 L'impact sur les ressources naturelles et énergétiques

La consommation d'énergie fossile apparaît comme un indicateur incontournable et facile à mesurer aujourd'hui dans la mesure où les quantités de carburant consommé sont assez bien connues, L'utilisation croissante de carburants alternatifs devrait conduire à établir un indicateur spécifique montrant le progrès de l'aviation en ce domaine. Cependant, les très faibles quantités utilisées aujourd'hui et à court et moyen termes ont conduit à juger un tel indicateur prématuré. Enfin, il apparaît immédiat qu’un système de transport aérien utilise moins de surface au sol qu’un système de transport terrestre. Non seulement la surface totale est certainement plus faible, mais le transport terrestre s’effectue aussi avec une utilisation continue du sol entre l’origine et la destination. Il apparaît difficile de mesurer avec des indicateurs incontestables cette continuité en termes d’impact sur la biodiversité ou la séparation éventuelle des habitats naturels. En revanche un indicateur comparatif des différents modes de transport sur la base de trajets-type serait certainement utile à l'appui de la communication sur le transport aérien. Il n'a pas été pour le moment réalisé. En conséquence, les indicateurs proposés pour mesurer l'impact sur les ressources sont les suivants : Avion neuf :

• Consommation de carburant des nouveaux avions pour une mission type

Flotte en exploitation :

• Consommation de carburant de la flotte en exploitation pour des itinéraires types
• Consommation totale de carburant (flotte exploitée par les compagnies françaises)
• Consommation moyenne en litres par passager pour 100 km (Indicateur FNAM dans un premier temps, flotte exploitée par les compagnies françaises à terme)

3. Base de référence proposée

La base de référence proposée comporte donc les indicateurs ci-dessus pour chacun des 4 domaines d'impact environnemental. Elle distingue les indicateurs caractéristiques des avions neufs en cours de livraison d'autres caractérisant la flotte en service pour un périmètre donné. Il convient de leur ajouter quelques indicateurs purement quantitatifs portant sur les volumes de trafic et quelques caractéristiques de ce trafic :

• Données quantitatives sur les vols (France)
• Taux d'introduction des nouveaux avions dans la flotte (Indicateur FNAM dans un premier temps, flotte exploitée par les compagnies françaises à terme)

La base de référence proposée s'établit donc comme suit :

Les tableaux figurant en fin de document précisent les méthodes de calcul de chaque indicateur, son périmètre et ses principales caractéristiques.

4.Conclusions sur la base de référence proposée

La base de référence proposée se compose à la fois

• d'indicateurs relatifs aux appareils neufs, qui permettent de mesurer dans la durée l'évolution des aéronefs grâce à la recherche (indicateurs numérotés 1, 5, 7, 13 et 18). Ce sont ces indicateurs qui permettent d'orienter a priori, et de mesurer a posteriori, les effets de la recherche aéronautique.
• d'un ensemble indicateurs de contexte mis à la disposition du CORAC et permettant d'évaluer l'impact environnemental général de l'aviation civile (indicateurs numérotés 2, 3, 4, 6, 8, 9, 10, 11, 12, 14, 15, 16 et 17). Ils constituent une information du CORAC.

Cette base de référence est cohérente avec les indicateurs les plus largement reconnus, aux niveaux international et national, en particulier ceux utilisés par la réglementation et la certification, et avec ceux qui servent à mesurer les objectifs de progrès (ACARE, engagements la convention du 28 janvier 2008). Elle reprend par ailleurs deux des indicateurs du baromètre OBSERVATAIR récemment mis au point par la FNAM, indicateurs qu'il conviendrait d'élargir à l'ensemble de la flotte des compagnies françaises. Si le périmètre de la base de référence semble bien adapté à l'orientation des recherches des constructeurs, elle ne mesure pas l'ensemble des phénomènes du champ proche au champ lointain mais retient, pour chacun de ces domaines, les éléments qui sont à ce jour mesurables avec une suffisante fiabilité. Il conviendra donc de compléter cette base lorsque diminueront les incertitudes scientifiques correspondantes (voir autre parties de ce chapitre). Il est de plus proposé d'étendre dès que possible le nombre des éléments mesurés des moteurs au banc d'essais pour disposer d'une connaissance plus exhaustive des émissions à ce niveau. Les composantes de la base de référence existent ou sont en cours de constitution, et seront disponibles soit sous la forme d'indicateurs publiés par divers organismes ou entreprises soit sous la forme de bases de données informatiques consultables (ex. les valeurs de certification). Il a été estimé qu'il n'appartenait pas au CORAC de collecter et de mettre à disposition ces donnée, son rôle devant se limiter à l'information sur leur existence et leur pertinence. Il est proposé que la DGAC, dont la mission permanente inclut la collecte et la fourniture des données générales sur l'aviation civile française, soit le point naturel de concentration et de diffusion La base de référence proposée (18 indicateurs) s'établit donc comme suit :

• Tableau des indicateurs 2010

• Emission de CO2 pour une mission type (kg par siège.km)
  
• Emission totale de CO2
  
• Part du transport aérien dans les émissions totales de CO2
• Part du transport aérien dans les émissions totales de CO2
• Valeurs de certification des nouveaux moteurs
• Emissions au voisinage des aéroports
• Indicateurs de certification bruit des nouveaux avions
• Niveau de bruit des aéronefs en exploitation
• Surfaces des courbes d’environnement sonore (Lden)
• Surfaces des courbes d’environnement sonore (Lnight)
• Indicateur global mesuré pondéré (Paris – Charles de Gaulle)
• Répartition par groupes acoustiques
• Consommation de carburant pour une mission type (litres par siège.km)
• Consommation de la flotte en exploitation pour des itinéraires types
• Consommation totale de carburant
• Consommation moyenne en litres par passagers pour 100 km
• Données quantitatives sur les vols
• Taux d’introduction de nouveaux avions sur l’ensemble de la flotte