Modelisation, Ville & Changement climatique

EPICEA

Colette Marchadier — 2011-10-19T10:42:43Z

L'objectif central du projet EPICEA est de quantifier l'impact du changement climatique à l'échelle de la ville et l'influence du bâti sur le climat urbain, en étudiant un épisode climatique extrême - la canicule 2003 - afin de proposer des stratégies d'adaptation.

Voir le projet EPICEA sur le site du CNRM

Poster ACCLIMAT pour le Fall Meeting du RTRA - 18 octobre 2011

Colette Marchadier — 2011-09-26T13:33:33Z

- Communications

Communications

Colette Marchadier — 2011-07-20T09:24:06Z

INTERNATIONAL : REVUES A COMITE DE LECTURE

1. Bueno, B. ; Pigeon, G. ; Norford, L. K. ; Zibouche, K. & Marchadier, C. Development and evaluation of a building energy model integrated in the TEB scheme Geoscientific Model Development, 2012 , 5 , 433-448 http://www.geosci-model-dev.net/5/4...

2. Bueno, B. ; Norford, L. ; Pigeon, G. & Britter, R. A resistance-capacitance network model for the analysis of the interactions between the energy performance of buildings and the urban climate Building and Environment, 2012 , 54 , 116 – 125

3. Bueno, B., Leslie Norford, Julia Hidalgo, Gregoire Pigeon. The Urban Weather Generator. Soumis à Journal of Building Performance Simulation. 2012. Submitted.

4. Bueno, B., Julia Hidalgo, Gregoire Pigeon, Leslie Norford, Valery Masson. Air temperatures above the urban canopy layer from measurements at a rural operational weather station. Journal of Applied Meteorology and Climatology. 2012. Submitted

5. A. Lemonsu, V. Masson, L. Shashua-Bar, E. Erell, and D. Pearlmutter. Inclusion of vegetation in the Town Energy Balance model for modeling urban green areas. Geoscientific Model Development. 2012. Submitted.

6. Hidalgo J. and Masson V. From daily climatic scenarios to hourly atmospheric forcing fields when dynamical downscaling is used in impact studies. (Submitted to Climate Research)

7. Viguié, V., Hallegatte, S., 2012. Trade-offs and synergies in urban climate policies. Nature Climate Change 2, 334–337.

8. Viguié, V., Hallegatte, S., Rozenberg, J., 2011. Downscaling long term socio-economic scenarios at city scale : a case study on Paris. Economic geography. submitted.

9. Leveiller, T., Long, N., 2012 Vers un développement durable de l'aire urbanisée de la région Ile-de-France : une démarche amorcée. . Environnement Urbain. Accepté.

INTERNATIONAL : OUVRAGES OU CHAPITRES

INTERNATIONAL : CONFERENCES

1. Hassan AIT HADDOU, Marion BONHOMME, Luc ADOLPHE, A new renewable energy platform. International scientific conference CISBAT 11, 14 -16 September 2011, Lausanne, Switzerland.

2. Marion BONHOMME, Hassan AIT HADDOU, Luc ADOLPHE, Integrate renewable energies in the urban morphology : A decision support tool to reduce GHG emissions in ecocities. Écocity 2011, 22-26 août 2011, Montréal, Canada.

3. Marion BONHOMME, Hassan AIT HADDOU, Luc ADOLPHE, Energy and urban morphology : A decision support tool for urban energy paradox. ISUF 2011, The Eighteenth International Seminar on Urban. Form Urban Morphology and the Post-Carbon City Concordia University, 26 - 29 August 2011, Montréal, Canada.

4. Julia Hidalgo, Bruno Bueno, and Valéry Masson, How to obtain atmospheric forcing fields for Surface Energy Balance models in climatic studies, 2011, General Assembly of the European Geosciences Union, March 2011, EGU.

5. Bruno BUENO, Grégoire PIGEON, Development and evaluation of a Building Energy Model in the Town Energy Balance scheme, March 2011, EGU.

6. Viguié, Hallegatte et Rozenberg, Scenarios for Paris Development in the XXI St Century : a Prospective Exercice on the Impact of a Carbon Taxe, International Association for Energy Economics International Conference, - Stockholm, Juin 2011.

7. B. Bueno, G. Pigeon, K. Zibouche, V. Masson, DEVELOPMENT AND EVALUATION OF ACOMPREHENSIVE BUILDING ENERGY MODEL IN THE TOWN ENERGY BALANCE SCHEME : TEB-BEM, International Workshop on Urban Weather and Climate : Observation and Modeling, 12–15 July 2011, Beijing, China.

8. Genovese E., V. Viguié, S. Hallegatte, P. Avner (2011). Urban modeling vs. actual cities : towards an operational assessment of mismatches. FIG International Conference 2011, Marrakech, 18-22 May 2011.

9. Bonhomme M., Ait Haddou H., Adolphe L. « The Block-Generator:A tool for classification and evolution of urban typologies to assess environmental performances at the city scale ». PLEA 2012, Lima.

10. Leveiller T., Long N., Paris's urban area:a turning point in urban planning ? The Eigtheenth International Seminar on Urban Form, ISUF 2011, Montreal, Canada, 26-29 July 2011.

11. Pigeon G., Zibouche K., Bueno B.. Development and evaluation of a comprehensive building energy model in TEB. ICUC8, 6-10 Aug 2012, Dublin.

12. Hidalgo J., Bueno B. and Masson V. About forcing fields for SVAT models in urban climatic studies. ICUC8 conference in Dublin, August 2012.

13. Bueno B., Hidalgo J., Pigeon G., Norford L. Prediction of urban air temperatures from measurements at an operational weather station. ICUC8 conference in Dublin, August 2012.

14. Viguié, Hallegatte, A First Quantification of Trade-Offs and Synergies in Urban Climate Policies, Planet Under Pressure 2012, London, UK, March 2012

15. Viguié, Hallegatte, Urban scenarios to inform climate policies : a case study on Paris urban area, Planet Under Pressure 2012, London, UK, March 2012

16. Masson et al, Adapting cities to Climate Change : a systemic modelling approach, ICUC8 conference in Dublin, August 2012.

FRANCE : REVUES A COMITE DE LECTURE

1. Leveiller T., Long N., Vers un développement durable de l'aire urbanisée de la région Ile-de-France : une démarche amorcée, Environnement Urbain. En correction.

2. Leveiller T., Long N., Analyse des formes urbaines à partir de métriques spatiales : une approche par télédétection et SIG, Cybergeo. Soumis

FRANCE : OUVRAGES OU CHAPITRES D'OUVRAGES

FRANCE : CONFERENCES

1. Marion BONHOMME, Hassan AIT HADDOU, Luc ADOLPHE, Système d'aide à la décision pour la prise en compte de l'énergie dans la conception urbaine. ROADEF2011, le 12e congrès annuel de la Société française de Recherche Opérationnelle et d'Aide à la Décision. 2-4 mars 2011, Saint-Étienne, France.(apparu)

2. Masson. Simulation intégrée de la ville : Stratégies d'adaptation au Changement climatique pour Anticiper la Demande et la production Energétique. Colloque GIS Modélisation urbaine, Marne la Vallée, Février 2011.

3. Leveiller T., Long N. Analyse de différentes formes urbaines par télédétection à très haute résolution spatiale, Colloque Image et Ville, 12 et 13 décembre 2011, Paris 13ème.

DIFFUSION : ARTICLES DE VULGARISATION

1. Viguié, and Hallegatte. 2010. Les villes aujourd'hui, quelle vulnérabilité au changement climatique ? Villes et adaptation au changement climatique. Rapport de L'Onerc.

2. Masson. 2010. Contribution à : Perspectives : la recherche urbaine liée aux enjeux climatiques. Villes et adaptation au changement climatique. Rapport de L'Onerc 2010.

3. Masson. 2010. Jusqu'à +4°C pour Paris à partir de 2080 :Comment s'adapter ? Cahiers de l'IAU ile de France.

DIFFUSION : CONFERENCES DE VULGARISATION

1. Viguié, Hallegatte et Rozenberg L'agglomération parisienne au XXIème siècle : leçons préliminaires d'un exercice de prospective numérique, club Vitecc et journées parisiennes du climat, octobre 2010

Cas ACCLIMAT pour illustrer les potentialites O-PALM - JUIN 2011

Marie-Pierre Moine — 2011-06-16T15:14:15Z

Presentation par Andrea Piacentini (CERFACS) et l'equipe PALM a la IVe edition de la conference "Coupled Problems in Science and Engineering (Coupled 2011)", Kos (Greece), June 20th-22nd 2011. Cf slides 49-50 pour Acclimat.

Voir en ligne : COUPLED 2011

Observatoire de l'environnement - le 8 juin 2011 à l'auat

Colette Marchadier — 2011-06-14T09:57:03Z

Présentation du projet ACCLIMAT et de la méthodologie de construction des scénarios.

Colette Marchadier (CNRM) et Geneviève Bretagne (auat)

Télécharger la présentation

Voir également l'observatoire de l'environnement sur le site de l'auat

http://www.auat-toulouse.org/spip.p...

Presentation au meeting de l'AGU le 13 decembre 2010 à San Francisco

2011-01-05T11:00:49Z

FUTURE HEAT WAVES IN PARIS METROPOLITAN AREA - Résultats & communications

CLIM2

Colette Marchadier — 2010-11-17T14:38:47Z

Quel est l'effet des systèmes de refroidissement urbains sur le climat de la ville ? Cet effet est-il sensible pour les habitants ? Plutôt le jour ou la nuit ? Est-il dépendant de la densité des équipements ? Localisé ou bien étendu ? Certains équipements affectent-ils plus le climat urbain ?

Le projet CLIM2 (CLIMatisation et CLIMat urbain) vise à évaluer l'impact des rejets de chaleur d'équipements de climatisation sur la température dans les rues de l'agglomération parisienne, lors d'un épisode de canicule similaire à celui de 2003, et pour différents types d'équipements et de rejets.

CLIM2 est un contrat de collaboration de recherche entre Climespace, le laboratoire de Génie des Procédés pour l'Energie, l'Environnement et la Santé du CNAM, et le Groupe d'Etudes de l'Atmosphère Météorologique (GAME) du CNRS.

Documents disponibles :

Résumé du projet
Rapport scientifique
Annexes du rapport scientifique :
- Annexe 1 : Tests de configuration/paramétrisation de MESO-NH sur le domaine « France étendue » pour la canicule d'août 2003
- Annexe 2 : Note sur la préparation des données physiographiques en entrée de SURFEX pour l'agglomération parisienne
- Annexe 3 : Namelists Fortran pour les données d'entrée physiographiques
- Annexe 4 : Caractéristiques des stations horaires du domaine de simulation « Île-de-France »

Villes et changement climatique

Colette Marchadier — 2010-06-23T08:04:45Z

Changement climatique

Les projections climatiques prévoient à la fois un réchauffement climatique et une augmentation de la fréquence et de l'intensité d'événements extrêmes, comme :

Hausse de niveau de la mer
Pluies intenses (Ouragans, Moussons, Inondations)
Vagues de chaleur, désertification, feux de forets au voisinage des villes, …

Chacun de ces événements aura un impact sur les villes, et nécessitera probablement des stratégies d'adaptation différentes, qui dépendront des caractéristiques des évènements (et de leurs interactions), des caractéristiques de la ville, de sa localisation, de la gouvernance locale, …

Adaptation des villes au changement climatique

Pour répondre au protocole de Kyoto et au « paquet climatique » européen, les acteurs publics et institutionnels sont confrontés à des interrogations sur la vulnérabilité et l'adaptation de zones urbaines à ces événements :

Quels seront les effets locaux, sur une ville particulière, du changement climatique global ?
Quel sera le microclimat dans une ville en expansion ?
Quelle sera l'énergie nécessaire pour assurer le confort thermique des habitants ?
Quelles seront les émissions de CO2 ? Comment adapter la structure urbaine au changement climatique ?

Les modifications structurelles des villes se font sur une période de temps relativement longue. Dans la plupart des villes européennes, les structures urbaines ont été créées au cours des siècles et un bâtiment urbain a une durée de vie de 50 à plus de 100 ans. Pour adapter les villes aux vagues de chaleur futures, il est donc nécessaire de commencer dès à présent à changer les normes de construction et les habitudes de planification urbaine. Mais jusqu'ici, il est difficile de savoir ce qui doit être fait, et encore moins comment le faire.

Des projets interdisciplinaires pour étudier les impacts du changement climatique sur les villes

Compte tenu des interactions complexes entre le changement climatique, l'évolution des villes et le mode de vie des habitants, l'étude de l'évolution du climat urbain et la construction de stratégies d'adaptation des villes exigent une forte approche interdisciplinaire : planificateurs urbains, architectes, météorologues, hydrologistes, ingénieurs du bâtiment, économistes, sciences sociales, etc …

Le CNRM-GAME est engagé dans plusieurs projets fortement interdisciplinaires, pour étudier certains impacts du changement climatique sur les villes et des stratégies d'adaptation à l'échelle du siècle, en particulier :

Intensification de vagues de chaleur au 21e siècle (adaptation à un type d'événement extrême) (VURCA, CLIM2)

Vers une ville « zéro carbone » ?" (Adaptation au changement climatique par réduction de la consommation d'énergie) (MUSCADE)

Impact de scénarios d'adaptation sur plusieurs indicateurs urbains, à partir d'une plateforme de simulation de la ville (BRIDGE, ACCLIMAT)

Dans l'ensemble de ces projets, la méthodologie retenue est la suivante :

1) Tout d'abord, des scénarios interdisciplinaires sont définis, à partir d'hypothèses portant sur la technologie et la règlementation technique de construction des bâtiments, le transport, le style de vie (l'utilisation de climatisation -ou pas, …), la planification urbaine (ville dense, ville verte, …), et les scénarios climatiques issus des rapports du GIEC.

2) Puis, une projection de la ville est proposée pour le court terme (10 ans) par des experts (projet BRIDGE), et simulée pour le long terme (100 ans !) par des modèles socio-économiques, couplés à des modèles géographiques de spatialisation (ACCLIMAT, VURCA, MUSCADE).

3) Ensuite, les impacts (météorologique et autres) sont simulés par des modèles physiques (comme TEB).

4) Enfin, des indicateurs permettent d'évaluer quantitativement la stratégie d'adaptation et les scénarios correspondants.

L'ilôt de chaleur urbain

Colette Marchadier — 2010-06-23T07:57:27Z

Comment est crée l'îlot de chaleur urbain ?

L'îlot de chaleur urbain (ICU) est crée par le contraste entre la ville et sa campagne , les deux interagissant avec l'atmosphère. La végétation en campagne et la structure urbaine se comportent très différemment en terme d'énergie et d'échanges d'eau avec l'atmosphère.

Pourquoi l'îlot de chaleur urbain est-il plus fort la nuit que le jour ?

Presque tout se joue durant la journée.

Dans la campagne, l'essentiel de l'énergie solaire est utilisée par les plantes pour extraire l'eau du sol par leurs racines et s'évaporer dans l'atmosphère. La plupart de l'énergie restante est utilisée pour chauffer l'air (l'air est plus chaud le jour que la nuit !), mais la végétation et le sol eux-mêmes se réchauffent peu.

Dans les villes, les surfaces imperméables et les bâtiments vont également chauffer l'air, mais vont surtout se réchauffer et stocker beaucoup d'énergie. Cet effet de stockage d'énergie sera fortement influencé par la géométrie 3D de la ville.

Quand vient la nuit, l'air dans la campagne se refroidira rapidement, tandis que les surfaces urbaines plus chaudes limiteront ce refroidissement.

Ainsi, l'îlot de chaleur urbaine n'est pas créé parce que l'air urbain se réchauffe plus rapidement, mais parce qu'il se refroidit plus lentement !

En regardant une image satellite de jour, on voit que la ville est beaucoup plus chaude que son environnement. Mais le contraste de températures de l'air survient seulement la nuit. Cela n'est-il pas contradictoire ?

Non. En fait, les surfaces urbaines étant très chaudes dans la journée (et stockant ainsi de chaleur) elles limitent le refroidissement nocturne par circulation d'air dans la ville.

L' image satellite montre des températures élevées dues aux toits ensoleillés (qui peuvent être très chauds), mais la température de l'air au niveau de la rue et des piétons n'est pas influencée directement par ces températures de toit. La turbulence atmosphérique, importante durant la journée, mélange l'air au dessus de la ville (jusqu'à typiquement 1km) et l'air de la campagne, limitant l'influence directe (généralement élevée) du flux de chaleur produit par la ville.

La chaleur émise par les activités humaines est-elle responsable de l'îlot de chaleur urbain ?

Oui et non. Les facteurs principaux sont la radiation solaire et le stockage de chaleur par les matériaux urbains. Cependant, le chauffage durant l'hiver peut augmenter l'intensité de l'îlot de chaleur urbain, en réchauffant les bâtiments et en rejetant de la chaleur due au chauffage. De même, une climatisation massive pendant l'été va rafraîchir l'air à l'intérieur des bâtiments, mais peut ainsi augmenter la température de l'air extérieur jusqu'à 1°C à cause des rejets de chaleur des équipements de climatisation.

La problématique ville - climat

Colette Marchadier — 2010-06-23T07:53:52Z

Plus de la moitié de la population mondiale vit de nos jours en ville, cette proportion atteignant 80% dans les pays développés. De plus, les zones urbaines concentrent la grande majorité du capital (logements, distribution d'eau, infrastructures de transport). Une telle concentration de population conduit à un accroissement des préoccupations sociétales, économiques et environnementales.

A ces préoccupations s'ajoutent le microclimat spécifique des villes, la forme urbaine affectant la circulation du vent, l'humidité proche de la surface, la fréquence d'apparition des phénomènes de brouillard, et augmentant la brise urbaine et la turbulence atmosphérique. La caractéristique principale du climat urbain est l'îlot de chaleur urbain.

Ce phénomène a été observé dès 1820 par Luke Howard sur la ville de Londres : il consiste en une température plus élevée dans la ville que dans les banlieues, elles mêmes plus chaudes que les campagnes environnantes. De nos jours, cette différence de température peut atteindre 10 degrés pour les grandes agglomérations, avec des conséquences sensibles sur le confort des habitants et la santé publique, en particulier la nuit et en période de canicule.

Ce fut le cas lors de la canicule de 2003 : la vague de chaleur qui a touché l'Europe a provoqué plus de 70 000 morts, la plupart en milieu urbain (cf figure : canicule 2003 : Ilot de chaleur nocturne à Paris - moyenne de 15 nuits consécutives - Source : Météo France).

Les projections climatiques prévoient d'ici la fin du siècle une augmentation de l'intensité et de la durée des vagues de chaleur, dans différentes régions du monde : il est donc nécessaire de mieux comprendre le climat urbain pour pouvoir préparer les villes à ce changement.