Simulation d’un paysage urbain et étude des effets de la morphologie urbaine par transfert radiatif K. Khun, C. Codjia, F. Cavayas, Y. Bouroubi, J.-P.

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1 Simulation d’un paysage urbain et étude des effets de la morphologie urbaine par transfert radiatif K. Khun, C. Codjia, F. Cavayas, Y. Bouroubi, J.-P. Gastellu-Etchegorry Congrès de l’AQT 2015, 30 octobre

2 Contexte  Aménagement du territoire et environnement thermique  Nécessité de comprendre l’impact de la morphologie urbaine  Nombreuses études :  Prise en compte de facteurs climatiques / météorologiques (par ex. Weather Research and Forecasting, WRF)  Paramètres nombreux, simulations longues Simulations DART, AQT 20152

3 Problématique  Climat et météo : aucun contrôle  Structure et morphologie urbaines : aménagement possible  Utilisation d’un modèle moins complet mais plus simple & plus rapide : Discrete Anisotropic Radiative Transfer (DART)  comprendre l’influence de la morphologie urbaine Simulations DART, AQT 20153

4 Validation du modèle DART Simulations DART, AQT 20154  par le CESBIO, projet RAMI (Radiation transfer model intercomparison) © CESBIO Simulations DART pour un quartier de Toulouse, 2001 (CESBIO) BOATOA

5 Simulation dans l’optique Simulations DART, AQT 20155 © Ville de Montréal BOATOA

6 Comparaison avec le capteur CASI Simulations DART, AQT 20156 Capteur CASI DART

7 Effets de la morphologie urbaine Simulations DART, AQT 20157 W L Vue de profil Vue de haut sol toit mur H W Présentation de la scène simulée Scène répétée à l’infini Azimut=0 Azimut=45 Azimut=90

8 Simulation en mode R (éclairement solaire) de 0,25 à 2,45 μ m Simulations DART, AQT 20158 TOITS MURS SOL

9 Influence de l’azimut solaire Simulations DART, AQT 20159 TOITS : aucune influence SOL : absorption légèrement supérieure dans l’axe des rues MURS : peu d’absorption dans l’axe des rues

10 Influence de l’angle zénithal solaire Simulations DART, AQT 201510 MURS : -Absorption augmente avec l’angle zénithal -Absorption maximale pour même azimut, peu importe le zénith SOL : -Absorption diminue avec l’angle zénithal -Absorption minimale pour même azimut, peu importe le zénith

11 Influence du rapport L/W Simulations DART, AQT 201511 W L Zénith = 45° H/W = 1 MURS : ratio L/W élevé (long canyon)  peu de surface dans l’axe principal des rues  plus de surface dans la direction perpendiculaire

12 Influence du rapport H/W Simulations DART, AQT 201512 Zénith = 45° L/W = 5 H W Absorption augmente avec la profondeur du canyon urbain… … puis diminue.

13 « Pas sur mon toit ! » Simulations DART, AQT 201513 toit blanc ou béton

14 En conclusion Simulations DART, AQT 201514  DART : Modèle prometteur  Simulations en thermique, DART-EB  Scène simulée à compléter : arbres, eau, modèle numérique de terrain,…  … à l’échelle d’un quartier ou d’une ville  Comprendre l’impact de l’aménagement urbain  sur le budget radiatif  … réduction des îlots de chaleur ?

15 Remerciements Simulations DART, AQT 201515  Directeurs de recherche : François Cavayas et Claude Codjia  Collaborateurs : Yacine Bouroubi Jean-Philippe Gastellu-Etchegorry et l’équipe du CESBIO, Toulouse

16 Merci de votre attention ! Simulations DART, AQT 201516

17 Références bibliographiques Simulations DART, AQT 201517  CESBIO (2015). DART User’s Manual (v.5.6.0), 1 er octobre 2015.  J.P. Gastellu-Etchegorry (2008). « 3D Modeling of satellite spectral images, radiation budget and energy budget of urban landscapes », Meteorology and Atmospheric Physics, Springer Verlag (Allemagne), MAP-0/939, p.1-21.  J.A. Sobrino et al. (2011). « Evaluation of the DART 3D model in the thermal domain using satellite/airborne imagery and ground-based measurements », International Journal of Remote Sensing, Taylor & Francis: STM, Behavioural Science and Public Health Titles, p.1-25.  D. Li et E. Bou-Zeid (2014). « Quality and sensitivity of high-resolution numerical solution of urban heat islands », Environmental Research Letters, vol. 9, no 5.  D. Li, E. Bou-Zeid et M. Oppenheimer (2014). « The effectiveness of cool and green roofs as urban heat island mitigation strategies », Environmental Research Letters, vol. 9, no 5.  N.E. Theeuwes et al. (2014). « Seasonal dependence of the urban heat island on the street canyon aspect ratio », Quartely Journal of the Royal Meteorological Society, vol. 140, no 684, p.2197-2210.  W. Zhou, G. Huang et M.L. Cadenasso (2011). « Does spatial configuration matter? Understanding the effects of land cover pattern on land surface temperature in urban landscapes », Landscape and urban planning, 102, p.54-63.