Ville urbanisation Hiver Eté Année Référence
Lód´z centre ville 71 18 40 Kłysik (1996)
Lód´z péri urbain 8 2 4 Kłysik (1996)
Lód´z centre ville 60 - 22 Offerle et al. (2005)
Vancouver péri urbain 8 - - Grimmond (1992)
Tokyo centre ville 400 120 - Ichinose et al. (1999)
Tokyo péri urbain 30 - - Ichinose et al. (1999)
Atlanta agglomération 8 8 8 Sailor et Lu (2004)
Chicago agglomération 47 25 - Sailor et Lu (2004)
Los Angeles agglomération 19 19 - Sailor et Lu (2004) Salt Lake City agglomération 7 5 - Sailor et Lu (2004) San Fransisco agglomération 41 41 - Sailor et Lu (2004) Philadelphie agglomération 41 26 - Sailor et Lu (2004) et l’hiver selon les quartiers (de 12 à 54 W m−2
ou de 14 à 73 W m−2
). Il est à noter que la climatisation n’est pas nécessaire dans son cas d’étude. Sailor et Lu (2004) présentent des variations inférieures à un facteur 2 (de 25 à 47 W m−2
pour Chicago, ou encore de 26 à 41 W m−2
pour Philadelphie). Grimmond
(1992) observe, dans un quartier résidentiel, queQF est de l’ordre de 10% deQ∗
en hiver et au printemps, et qu’il devient négligeable en été. Enfin,Ichinose et al.
(1999) mesurent pour Tokyo une consommation d’énergie pour la climatisation 4 à 5 fois inférieure à la consommation nécessaire pour le chauffage.
1.3 Conclusion de l’état des lieux des
connaissan-ces
1.3.1 Bilan des processus conduisant à l’îlot de chaleur dans
la canopée
Alors que la plupart des échanges d’énergie sont modifiés par la surface urbaine, une hiérarchisation des phénomènes conduisant à l’îlot thermodyna-mique urbain est importante. En premier lieu, on peut noter que l’îlot thermo-dynamique urbain se met en place en deux temps. Pendant le jour, le proces-sus de stockage de chaleur par la canopée est un procesproces-sus clé dans la mise en place de l’ICUC (Figure 1.5). Il est accentué par la géométrie de la surface ur-baine qui favorise l’absorption de rayonnement solaire dans la canopée et offre une plus grande surface d’échange. De plus, la réduction de la végétation au profit de surfaces imperméables modifie la répartition de l’utilisation de
l’ap-port radiatif au profit du terme de stockage. Enfin les propriétés de conduction thermique des matériaux favorisent encore le stockage. En fin de journée, une forte quantité de chaleur est donc stockée dans la canopée urbaine. Cette éner-gie est restituée en soirée et maintient un chauffage convectif dans le canyon urbain. A cause de la géométrie du canyon urbain, les surfaces à l’intérieur du canyon subissent des pertes radiatives plus faibles qu’une surface parfaite-ment dégagée et le relâcheparfaite-ment de chaleur se fait à un taux réduit. Il en résulte la mise en place de l’ICUC. Aléatoirement, des bulles chaudes sont éjectées de-puis les canyons urbains (Salmond et al., 2005) et un flux de chaleur sensible positif alimente une couche limite urbaine nocturne légèrement convective. On observe le phénomène de «crossover». L’ICUC retarde également la formation de rosée dans la canopée et par effet thermodynamique, il aide au maintien d’une quantité de vapeur d’eau plus importante dans la canopée urbaine.
JOUR NUIT STOCKAGE DESTOCKAGE Diminution α Diminution QE Augmentation surface GEOMETRIE REDUCTION VEGETATION ADMITTANCE THERMIQUE MATERIAUX Caractéristique de la surface Processus GEOMETRIE QF Réduction perte radiative des surfaces du canyon ICUC Q > 0 au dessus de la canopée H Couche limite nocturne crossover réduction formation rosée effet thermodynamique ilot d’humidité Q > 0 dans la canopéeH Caractéristique de la surface
FIG. 1.5: Diagramme des liens entre les caractéristiques de la surface urbaine, les processus et les caractéristiques du climat urbain.
1.3.2 Objectifs de la thèse
Cet état des lieux des connaissances sur le climat urbain a permis de déter-miner les axes vers lesquels je devais orienter mes travaux d’exploitation des données acquises pendant les campagnes CLU-ESCOMPTE et CAPITOUL.
Nous avons vu que, jusqu’à très récemment, la majorité des études expéri-mentales portant sur l’ICUC permettaient, d’avoir accès à une bonne résolution temporelle (cas des études utilisant une station fixe urbaine et une station fixe rurale) ou une bonne résolution spatiale (cas des études se basant sur des me-sures réalisées sur véhicule). La description conjointe de la variabilité spatiale et temporelle était très peu fréquente. C’est pour combler cette lacune de la connaissance de l’ICUC et de l’îlot thermodynamique urbain en général qu’a été menée la première étude qui va suivre sur la ville de Marseille (Pigeon et al., 2006). Ces travaux avaient également pour objectif de démontrer la capacité d’un modèle numérique atmosphérique à haute résolution et utilisant une pa-ramétrisation des échanges urbains (Méso NH et TEB) à reproduire la variabi-lité spatio-temporelle des champs thermodynamiques sur une agglomération. De manière sous-jacente, il était question de démontrer l’intérêt de l’utilisation d’un tel outil pour définir la disposition d’un réseau de mesures.
Ensuite, certains termes du bilan d’énergie des surfaces urbaines deman-dent à être mieux connus et décrits pour un plus grand nombre de situations. Ainsi, je me suis focalisé dans un deuxième temps sur le terme d’advection (∆QA) au-dessus du centre ville de Marseille qui était soumis à la brise marine
(Pigeon et al., 2007b). L’objectif poursuivi était d’estimer ce terme avec les
me-sures disponibles pendant CLU-ESCOMPTE et, au cas où ce terme se révélerait important d’évaluer la capacité du modèle déjà cité à reproduire ce terme.
En dernier lieu, avec CAPITOUL, le but poursuivi était d’élargir la connais-sance du bilan d’énergie des surfaces urbaines, de l’îlot thermodynamique ur-bain et de la structure de la couche limite à l’ensemble des saisons. Je me suis alors focalisé sur le terme anthropique (QF) dans l’intérêt de rechercher la signature qu’il avait sur les termes du bilan d’énergie couramment mesu-rés, puis de vérifier si cette signature était en accord avec un inventaire de la consommation d’énergie des activités humaines. Ces travaux devaient per-mettre de fournir au modèle numérique les consommations d’énergie, sur Tou-louse, indépendantes de la situation météorologique et de disposer d’un jeu de données pour évaluer la paramétrisation, dans le modèle TEB, de la consom-mation d’énergie dépendante des conditions climatiques.