Simulation de la canicule 2003 à fine échelle Projet EPICEA : Etude Pluridisciplinaire des Impacts du Changement climatique à lEchelle de lAgglomération.

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1 Simulation de la canicule 2003 à fine échelle Projet EPICEA : Etude Pluridisciplinaire des Impacts du Changement climatique à lEchelle de lAgglomération parisienne 5ème réunion des utilisateurs de Méso-NH 12-13 octobre 2009 - Météo-France - Toulouse

2 5ème réunion des utilisateurs de Méso-NH 12-13 octobre 2009 - Toulouse Objectif principal du projet : Quantifier limpact du changement climatique à léchelle de la ville et linfluence du bâti sur le climat urbain Réparti en 3 volets de travail : Volet V1 : Évolution du climat urbain dans la perspective du changement climatique Volet V2 : Étude particulière dune situation extrême : la canicule de 2003 Volet V3 : Lien entre lurbanisme et le climat urbain Objectifs dEPICEA

3 5ème réunion des utilisateurs de Méso-NH 12-13 octobre 2009 - Toulouse Objectif principal du projet : Quantifier limpact du changement climatique à léchelle de la ville et linfluence du bâti sur le climat urbain Réparti en 3 volets de travail : Volet V1 : Évolution du climat urbain dans la perspective du changement climatique Volet V2 : Étude particulière dune situation extrême : la canicule de 2003 Volet V3 : Lien entre lurbanisme et le climat urbain Objectifs dEPICEA

4 5ème réunion des utilisateurs de Méso-NH 12-13 octobre 2009 - Toulouse Volet 2 : Étude particulière dune situation extrême : la canicule de 2003 Rappel de lobjectif de ce volet : étude particulière dun phénomène extrême, la canicule de 2003, en guise dextrapolation dans le futur (un été sur deux dici 2050) Méthodologie : Méso-NH couplé avec TEB et ISBA Simulation du 08 au 13 août 2003 2 configurations : - Paris, ville uniforme (résolution 2 km) - Paris, ville réaliste (résolution 250 m) : données issues de lAtelier Parisien dUrbanisme (APUR)

5 5ème réunion des utilisateurs de Méso-NH 12-13 octobre 2009 - Toulouse Simulation ville uniforme : Caractéristiques de la simulation 2 modèles imbriqués : « France », 6 km et Ile-de-France, 2km Forçage atmosphérique par ECMWF 2 way Modification des paramètres par défaut de TEB : classe « urbain dense » modifiée (mode_cover.f90) Paramétrisation des namelists : –Résolution verticale : NKMAX=50, ZDZGRD=60, ZDZTOP=700 –Pas de temps : 24s (modèle 1) et 8s (modèle 2) –Solveur de pression : Richardson ; 4 itérations –Relaxation horizontale activée –Advection : CEN4TH ; Turbulence : TKEL (turbulence 1D) ; Transfert radiatif : ECMWF ; Microphysique : ICE3

6 5ème réunion des utilisateurs de Méso-NH 12-13 octobre 2009 - Toulouse Simulation ville uniforme : Paramètres décrivant Paris ParamètreValeur retenue Unité Couverture du sol mers/océans0- lacs0.03- Villes TEB0.80- Végétation sol nu (ISBA) 0.17 Struct. urbaine Longueur de rugosité 3m Frac. de bât.0.5- Hauteur bât.30m Facteur de forme du bâti 2- Param. radiatifs et thermiques des matériaux urbains Toit Nb cches toit3- Albédo toit0.40- Emissivité toit 0.70- Capacité thermique cches toit 2 10 6 zinc/tuile 1.12 10 6 bois 1.12 10 6 bois J.m - 3.K -1 Conductivité thermique cches toit 50 0.18 W.m - 1.K -1 Epaisseur ccches toit 0.03 0.02 m Route Nb cches route 3- Albédo route0,10- Emissivité route 0.94- Capacité thermique cches route 2.0 10 6 béton bitum. 2.0 10 6 béton, béton bitum. 1.8 10 6 sol sec J.m - 3.K -1 Conductivité thermique cches route 2.0 1.5 0.25 W.m - 1.K -1 Epaisseur cches route 0.04 0.37 1.0 m Murs Nb cches mur 3- Albédo murs0.35- Emissivité murs 0.90- Capacité thermique cches murs 1.5 10 6 enduit 1.5 10 6 béton 1.5 10 6 isolation J.m - 3.K -1 Conductivité thermique cches murs 0.9 3 0.4 W.m - 1.K -1 Epaisseur cches murs 0.02 0.2 0.05 m Flux dorigine anthropique Flux de chaleur sensible trafic 37W.m -2 Flux de chaleur latente trafic 3W.m -2 Flux de chaleur sensible indus. 0W.m -2 Flux de chaleur latente indus. 0W.m -2 Type de végétation – fraction de végétation Arbres à feuilles caduques 0.5 - Jardin et parcs 0.5 - Colombert, 2008

7 5ème réunion des utilisateurs de Méso-NH 12-13 octobre 2009 - Toulouse Simulation ville uniforme : Quelques résultats Mise en évidence de lîlot de chaleur urbain Structure de la couche limite Température à 2m et vent au 1er niveau du modèle (60m) – 11/08/2003 22UTC Différence de température à 2m modèle (__) et obs (- -) – moyenne des stations Différence de température à 2m modèle (__) et obs (- -) – 2 stations Coupe verticale de température potentielle et vent – 11/08/2003 06UTC et 15UTC

8 5ème réunion des utilisateurs de Méso-NH 12-13 octobre 2009 - Toulouse Simulation ville uniforme : Quelques résultats Comparaison avec les observations : moyenne Température Pression Humidité Température

9 5ème réunion des utilisateurs de Méso-NH 12-13 octobre 2009 - Toulouse Simulation ville uniforme : Quelques résultats Comparaison avec les observations : cas de la station de Paris- Montsouris TempératureVent : directionVent : force Bilan dénergie : flux de stockage (__) flux de chaleur sensible (…) flux de chaleur latente (---)

10 5ème réunion des utilisateurs de Méso-NH 12-13 octobre 2009 - Toulouse Forte collaboration avec lAPUR pour établir une base de données du couvert urbain parisien à la résolution de 250 m Simulation ville réaliste : Configuration retenue Pour chaque maille (250 m * 250 m soit 62500 m 2 ) : Surface de végétation Surface deau Surface et type de toit Surface et type de route Surface et type de mur Hauteur moyenne des bâtiments Fraction bâtie Facteur de forme Altitude grande couronne petite couronne Paris intra- muros Paris « bords »

11 5ème réunion des utilisateurs de Méso-NH 12-13 octobre 2009 - Toulouse Forte collaboration avec lAPUR pour établir une base de données du couvert urbain parisien à la résolution de 250 m Simulation ville réaliste : Données de lAPUR eau surface de végétalsurface de voirie altitude 0-200m 2 200-500m 2 500-1000m 2 1000-20000m 2 >20000m 2 26-40m 40-60m 60-80m 80-100m 100-195m 300-20.10 3 m 2 20.10 3 -30.10 3 m 2 30.10 3 -40.10 3 m 2 40.10 3 -50.10 3 m 2 >50.10 3 m 2 0-5.10 3 m 2 5.10 3 -10.10 3 m 2 10.10 3 -15.10 3 m 2 15.10 3 -20.10 3 m 2 >20.10 3 m 2

12 5ème réunion des utilisateurs de Méso-NH 12-13 octobre 2009 - Toulouse Forte collaboration avec lAPUR pour établir une base de données du couvert urbain parisien à la résolution de 250 m Simulation ville réaliste : Données de lAPUR surface de toits matériau des toits hauteur des bâtiments surface des murs ardoise aucun terrasse tuiles zinc 0-10m 10-15m 15-25m 25-35m >35m 0-20.10 3 m 2 20.10 3 -40.10 3 m 2 40.10 3 -60.10 3 m 2 60.10 3 -80.10 3 m 2 >80.10 3 m 2 0-10.10 3 m 2 10.10 3 -20.10 3 m 2 20.10 3 -30.10 3 m 2 30.10 3 -40.10 3 m 2 >40.10 3 m 2

13 5ème réunion des utilisateurs de Méso-NH 12-13 octobre 2009 - Toulouse Simulation ville réaliste : 4 modèles imbriqués Modèles imbriqués 2 à 2 Données APUR utilisées pour le modèle 4, pour les autres : Ecoclimap 1er test réalisé : simulation à 4 modèles jusquà 250 m avec la configuration « ville uniforme » modèle 1 ; résolution horizontale : 6km modèle 4 ; résolution horizontale : 250m modèle 3 ; résolution horizontale : 1km modèle 2 ; résolution horizontale : 2km

14 5ème réunion des utilisateurs de Méso-NH 12-13 octobre 2009 - Toulouse Pas de temps testé : –modèle 1 : 24s ; modèle 2 : 8s ; modèle 3 : 4s : modèle 4 : 1s –durée « temps réel » Forçage atmosphérique par ECMWF 2 way Paramétrisation des namelists : –Résolution verticale 50 niveaux, 1er niveau à 60m –Solveur de pression : Richardson ; 4 itérations –Relaxation horizontale activée –Advection : CEN4TH ; Turbulence : TKEL (turbulence 1D et 3D pour le modèle 4) ; Transfert radiatif : ECMWF ; Microphysique : ICE3 Simulation ville réaliste : Caractéristiques de la simulation

15 5ème réunion des utilisateurs de Méso-NH 12-13 octobre 2009 - Toulouse Simulation ville réaliste : Quelques résultats de la phase de test Modèle 2 (2km)Modèle 4 (250m) Structure de la couche limite Coupe verticale de température potentielle et vent – 11/08/2003 06UTC et 15UTC

16 5ème réunion des utilisateurs de Méso-NH 12-13 octobre 2009 - Toulouse Simulation ville réaliste : Quelques résultats de la phase de test Rayonnement net (W.m 2 ) Flux de chaleur latente (W.m 2 ) Flux de stockage (W.m 2 )

17 Merci de votre attention