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Theses Year : 2020

Sensitivity of a climate model to urban form : application on Dijon Métropole

Ilot de chaleur, croissance urbaine et climat urbain : simulations sur Dijon Métropole

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Abstract

The urban environment is at the crossroads of two complex systems with different temporalities : climate and society. The urban climate is a modification of the climate caused by the presence of a city. The most successful expression of this climate change by the presence of the city is the phenomenon of Urban Heat Island (UHI). In a global context of adaptation and mitigation to climate change and urban development, this phenomenon of ICU tends to increase, and its health impacts on populations to become more prominent. This work is aimed at improving the knowledge of the impact of urban form and urban development on the intensity of the UCI through the implementation of a decision support tool allowing to integrate urban climate into decision-making processes. To do this, a “ model-dependent ” approach has been adopted. Five urban growth scenarios are based on the same number of housing but correspond to different Local Climate Zones (Grouped individual housing - LCZ 9, Individual group housing - LCZ 6, Low density collective - LCZ 3, Collective - LCZ 2, Dense collective - LCZ 4). These are developed by 2050, based on input data from growth models (MUP-City) and urban climate (Meso-NH / TEB). In order to assess the ability of Meso-NH / TEB to reproduce temperatures in Dijon Métropole, a control simulation, relating to the current city, is previously compared with data from the MUSTARDijon network for the heat wave period from 22 to 26 July 2018. A comparison of the results with the MUSTARDijon textit in situ network shows that the simulated temperatures are spatially and temporally consistent with the observations. The diurnal cycle is correctly modeled as well as urban and rural environments. A significant bias is present at nights in rural areas where temperatures remain high, limiting the intensity of the simulated UI. Compared to the control simulation, for the days (12LT to 18LT), the scenario with LCZs 3 and 2 present warmer temperatures than the scenario with LCZs 9 and 6. The scenarios for which the building percentage is the smallest has the smallest temperature increases. Finally, it would seem thatbuilding, whatever the urban form, on the outskirts of already defined built-up areas, has little impact on their temperature.
Dans cette thèse, le milieu urbain est considéré comme un système complexe, situé au carrefour de deux dimensions aux temporalités différentes et multiples : le climat et la société. Le climat urbain est le fruit de la rencontre entre une des expressions les plus abouties de notre société, la ville, et le climat. Le climat urbain est une modification du climat, provoquée par la présence d’une ville qui peut se résumer par la notion d’Îlot de Chaleur Urbain (ICU). Dans un contexte global de changement climatique combinant adaptation, atténuation et croissance urbaine, l’ICU tend à s’amplifier. Ses impacts sanitaires sur les populations deviennent préoccupants. Ce travail se situe dans une optique d’amélioration des connaissances de l’impact de la forme urbaine et de la croissance urbaine sur l’intensité de l’ICU à travers la mise en place d’une méthode permettant d’intégrer le climat urbain dans les processus décisionnels. Pour ce faire, une approche “modèle-dépendante” est adoptée. Cinq scénarios de croissance urbaine reposent sur un nombre de logements identiques mais correspondent à des Local Climate Zones différentes (Logements individuels groupés - LCZ 9, Logements individuels en bandes - LCZ 6, Collectifs peu denses - LCZ 3, Collectifs - LCZ 2, Collectifs denses - LCZ 4). Ceux-ci sont élaborés, à l’horizon 2050, en fonction des données d’entrées des modèles de croissance (MUP-City) et de climat urbain (Meso-NH/TEB). Afin d’évaluer la capacité de Meso-NH/TEB à reproduire les températures sur Dijon Métropole, une simulation de contrôle, portant sur la ville actuelle, est préalablement confrontée aux données du réseau MUSTARDijon pour la période caniculaire du 22 au 26 Juillet 2018. La comparaison des résultats avec le réseau in situ MUSTARDijon montre que les températures simulées sont spatialement et temporellement cohérentes avec les observations. Le cycle diurne est correctement modélisé ainsi que les milieux urbains et ruraux. Un biais important est présent les nuits en milieu rural où les températures restent élevées, limitant l’intensité de l’ICU simulé. Les températures simulées des cinq scénarios sont, temporellement cohérentes, les maximums et minimums de températures coïncident avec la simulation de contrôle. Comparées à la simulation de contrôle, pour les journées (12h à 18h), les zones scénarisées avec les LCZs 3 et 2 présentent des températures plus chaudes que les zones scénarisées avec les LCZs 9 et 6. Les scénarios pour lesquels le pourcentage de bâti est le plus faible présentent des augmentations de températures les moins importantes. Enfin, il semblerait que construire, quelle que soit la forme urbaine, en périphérie des zones bâties déjà existantes, impacte peu la température de celles-ci.
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tel-03202040 , version 1 (19-04-2021)

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  • HAL Id : tel-03202040 , version 1

Cite

Thibaut Vairet. Ilot de chaleur, croissance urbaine et climat urbain : simulations sur Dijon Métropole. Géographie. Université Bourgogne Franche-Comté, 2020. Français. ⟨NNT : 2020UBFCH021⟩. ⟨tel-03202040⟩
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