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1 Cliquez pour modifier le style du titre Cliquez pour modifier le style des sous-titres du masque 1 ANALYSE FINE DU CLIMAT URBAIN PARISIEN DANS LA PERSPECTIVE DU CHANGEMENT CLIMATIQUE ANALYSE FINE DU CLIMAT URBAIN PARISIEN DANS LA PERSPECTIVE DU CHANGEMENT CLIMATIQUE Lien entre lurbanisme et le climat urbain Raphaëlle KOUNKOU-ARNAUD 6 èmes Rencontres des Utilisateurs de Meso-NH Toulouse, octobre 2011

2 2 Objectifs du projet EPICEA Objectif principal du projet : Quantifier limpact changement climatique à léchelle de la ville et linfluence du bâti sur le climat urbain Dans le cadre des questions daménagement urbain, de météorologie urbaine et des conséquences du CC ; Pour apporter une contribution scientifique au processus de décision des élus et des directions de la Ville sur des questions à long terme. 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, en guise dextrapolation dans le futur (un été sur deux dici 2070) 2 configurations : - Paris, ville uniforme (résolution 2 km) - Paris, ville réaliste (résolution 250 m) : base de données élaborée avec lAtelier Parisien dUrbanisme (APUR) Volet V3 : Lien entre lurbanisme et le climat urbain

3 3 Plan Méthodologie Caractéristiques de la simulation Validation de la simulation Analyse de lICU Tests de sensibilité : présentation et résultats

4 4 Méthodologie Simulation numérique MESO-NH couplé à SURFEX V6 de la période du 08 au 13 août 2003 Utilisation de la version végétalisée de TEB (TEB-Veg) dans sa version CANOPY : introduction de la végétation dans la rue et appel dISBA par TEB via la routine dinterface GARDEN Lemonsu, 2010

5 5 Caractéristiques de la simulation (1) 3 domaines imbriqués : 1.Domaine France étendue (idem AROME), conditions initiales et conditions aux limites toutes les 6h fournies par modèle du CEPMMT (analyse opérationnelle) 2.Domaine IDF 3.Domaine Paris-PC Domaine France étendue x = 2.5 km Domaine Paris Petite Couronne x = 250 m Domaine Ile-de- France x = 1.25 km

6 6 Caractéristiques de la simulation (2) 1er run sur le domaine 1 seul 2ème run sur les domaines 2 et 3 (grid-nesting) Forçage atmosphérique du domaine 2 par les sorties de simulation sur le domaine 1 Couplage 2 ways des domaines 2 et 3 (rappel des champs météo du domaine 2 à chaque pas de temps vers la moyenne des champs du domaine 3) Paramétrisation des namelists : –Résolution verticale : 55 niveaux, 1er niveau à 30m + 6 niveaux CANOPY –Solveur de pression : Richardson –Relaxation horizontale activée –Turbulence : TKEL (turbulence 3D) –Transfert radiatif : ECMWF –Pas de schéma de convection profonde –Schéma de convection peu profonde : EDKF (schéma Eddy-Diffusion-Kain- Fritsch) –Microphysique : ICE3 (schéma de microphysique mixte qui inclut glace, neige et graupels : 6 classes dhydrométéores) –Advection : CEN4TH

7 7 Validation de la simulation (1) Comparaison aux observations sur domaine 3 : 6 stations avec mesures horaires Nom stationAlt. (m)milieu% urbanisation PARIS- MONTSOURIS 75péri-urbain14.7 BELLEVILLE- PARC 80urbain59.2 COURBEVOIE51péri-urbain34.7 SAINT-DENIS75urbain59.8 SAINT-MAUR50péri-urbain26.2 VILLACOUBLAY174péri-urbain35.4 Carte des stations disponibles sur le domaine 3 urbain ; péri-urbain ; rural : mesures horaires : mesures quotidiennes

8 8 Validation de la simulation (2) : températures Très bonne corrélation (R = ) ; Tendance à surestimer les températures, notamment les plus basses. NB : EQM calculée sur les 45 stations horaires du domaine 2 à 1.25 km : EQM = 2.47 °C Gain en EQM de 0.6°C en diminuant la résolution StationEQM tempe horaire EQM tempe horaire 09/08 EQM tempe horaire 10/08 EQM tempe horaire 19/08 EQM tempe horaire 12/08 EQM tempe horaire 13/08 Paris- Montsouris Belleville_Parc Courbevoie St-Denis St-Maur Villacoublay Moyenne

9 9 Analyse de lîlot de chaleur urbain (1) : mise en évidence de lICU Températures les plus élevées sur le centre de Paris au niveau des arrondissements 2, 3, 9 et 10 (28 à 30°C) Températures les plus basses sur les zones plus aérées (nombreux parcs et forêts) au niveau du sud-ouest de Paris, des bois de Vincennes et de Boulogne ou du nord de Paris (23 à 25°C). Amplitude maximale de 4 à 7°C de lICU simulé Moyenne des températures à 2m des échéances nocturnes horaires de 02, 03 et 04 UTC des 5 nuits de simulation 6 à 7°C décart Bois de Boulogne Arrondissements les plus chauds du centre densément bâti

10 10 Analyse de lîlot de chaleur urbain (2) : analyse au-dessus de la ville Température à 30m maximale (>28°C) sur le centre de Paris (arrondissements 1 à 11) ainsi que sur louest du 12ème, le 13ème et le 15ème arrondissements. Léger refroidissement au-dessus du Bois de Vincennes (27°C), moins net au-dessus du Bois de Boulogne. Température à 30m de lordre de 26°C sur les zones plus aérées au sud- ouest et au nord-est de Paris Amplitude maximale de lordre de 2°C de lICU simulé Moyenne des températures à 30m des échéances nocturnes horaires de 02, 03 et 04 UTC des 4 dernières nuits de simulation (10, 11, 12 et 13 août),

11 11 Tests de sensibilité : présentation (1) Simulation de référence à très fine échelle (250 m) permet : –Lutilisation dinventaires détaillés de lexistant (base de données sur Paris élaborée avec lAPUR) ; –Létude détaillée de processus urbains (ICU, panache urbain, CLU) ; –Lidentification de zones urbaines plus vulnérables aux processus urbains (arrondissements fortement urbanisés du centre de Paris, zones situées dans le panache urbain, etc.) Identification au préalable de paramètres susceptibles dagir sur les caractéristiques des ICU (leviers urbains) : – propriétés radiatives des surfaces – zones vertes, ie. végétales – zones bleues, ie. aquatiques

12 12 Tests de sensibilité : présentation (2) Choix de valeurs « extrêmes » pour dégager un signal ParamètreValeurs extrêmesObservations Albédo Couverture: 0.9 Murs : 0.8 Paris « la blanche » Durabilité/entretien (coût) ÉmissivitéCouvertures et murs : 0.9 Végétalisation Surfaces de terre verdies Larges rues verdies en partie Faisabilité (voies ferrées, chaussées)? Durabilité/entretien (coût) EauHumidification des chaussées Faisabilité Entretien (coût) Géométrie A préciser en regard des résultats obtenus Difficilement faisable techniquement mais horizon 2100

13 13 Tests de sensibilité : scénario 1 « réfléchissant » (1) Toitures : mise en place de couvertures rafraîchissantes (« cool roofs ») par le biais de membranes ou enduits spécifiques Albédo des toits : RéférenceScénario réfléchissant

14 14 Tests de sensibilité : scénario 1 « réfléchissant » (2) Toitures : mise en place de couvertures rafraîchissantes (« cool roofs ») par le biais de membranes ou enduits spécifiques Emissivité des toits : RéférenceScénario réfléchissant

15 15 Tests de sensibilité : scénario 1 « réfléchissant » (3) Murs : modification donnant aux matériaux de façade les propriétés dun marbre très « blanc » par le biais de peintures spécifiques adaptées aux différents supports existants ou par la mise en place dun bardage Albédo des murs : RéférenceScénario réfléchissant

16 16 Tests de sensibilité : scénario 2 « verdissement » (1) Verdissement sans toucher au bâti des surfaces « disponibles » : –Verdissement des surfaces de terre Fraction de surface de terre par rapport à la végétation totale dans le cas de référence 833 ha disponibles soit une hausse de 25,8% de végétation effective (mais pas de suppression de surfaces minéralisées)

17 17 Tests de sensibilité : scénario 2 « verdissement » (2) Verdissement partiel des chaussées larges : –On retient un seuil de rue « large » de 15 m (9 ème décile Q90 : m) –On obtient 602 ha de surface de « rues larges » –On en verdit la moitié soit 301 ha de routes végétalisables on verdit 12 % des routes de la ville avec de la végétation basse, ce qui conduit à une hausse de 8 % de la végétation totale et 23 % de la végétation basse sur Paris intra-muros Surface de végétation basse supplémentaire suite au verdissement partiel des chaussées larges Répartition des largeurs de route dans Paris

18 18 Tests de sensibilité : scénario 2 « verdissement » (3) Verdissement des surfaces de terre et des chaussées larges : Fraction de végétation dans la maille dans le cas de référence Fraction de végétation dans la maille dans le scénario 2

19 19 Tests de sensibilité : scénario 2 « verdissement » (3) Verdissement des surfaces de terre et des chaussées larges : Fraction de végétation dans la maille dans le cas de référence Fraction de végétation dans la maille dans le scénario 2 Fraction de végétation supplémentaire dans le scénario 2 (végétation basse)

20 20 Tests de sensibilité : scénario 3 « Humidification » Humidification des chaussées en permanence par ruissellement deau en surface. Utilisation du réseau deau non potable présent dans Paris. Expérience menée à Tokyo ( Sato 2008, Sera 2006)

21 21 Tests de sensibilité : scénario 4 « Réfléchissant + Verdissement + Humidification » Le scénario 4 additionne les scénarios 1, 2 et 3 (modification des propriétés radiatives des parois, verdissement des surfaces de terre et des chaussées larges et humidification des chaussées) Scénario réfléchissant Scénario de verdissement

22 22 Tests de sensibilité : Analyse de lICU (1) Impacts sur lICU (T2m) ICU défini comme la moyenne des températures à 2 m des échéances nocturnes horaires de 02, 03 et 04 UTC des 5 nuits de simulation (09, 10, 11, 12 et 13 août), Référence Ref - S1 Ref - S2

23 23 Tests de sensibilité : Analyse de lICU (2) Impact maximal les journées les plus chaudes (baisse jusquà 3°C de lICU) Impact principalement sur Paris intra muros mais également dans le panache urbain 11/08/200312/08/2003

24 24 Tests de sensibilité : Températures des bâtiments – scénario 1 (1) jour nuit Différence de température des murs par rapport à la référence Différence de température des toits par rapport à la référence

25 25 Tests de sensibilité : Températures des bâtiments – scénario 1 (2) Diminution de 1 à 3 °C de la température des bâtiments Température interne des bâtiments

26 26 Analyse sur la verticale A9 A12 Différence (référence – scénario) des températures moyennes nocturnes Températures moyennes diurnes et nocturnes (référence, scénario 1 et scénario 2) A12 Scénario 1 Scénario 2 A12 A9

27 27 Conclusions Scénario 1 (réfléchissant) : –Impact sur la partie bâtie uniquement –Impact essentiellement sur Paris intra-muros –Peu dimpacts en surface sur les Tmax, mais plus prononcés en surface sur les Tmin –Plus fort impact en altitude sur les Tmin et Tmax –Diminution importante des températures de surface des toits et murs Fort impact au niveau de la température interne des bâtiments Scénario 2 (verdissement) : –Impact très faible et localisé –Impact visible sur les Tmin Le verdissement partiel par ajout de végétation basse ne suffit pas à refroidir significativement la ville Verdissement à plus grande échelle ? Lajout de végétation haute (arbres) pourrait avoir plus dimpact ? Scénario 3 (humidification) : problème de phasage SURFEX (modifié) / Meso-NH !

28 Cliquez pour modifier le style du titre Cliquez pour modifier le style des sous-titres du masque 28 Merci de votre attention


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