De l'observation du microclimat urbain à la modélisation intégrée de la ville

Abstract

La manifestation la plus connue du microclimat généré par les villes, en particulier lors de canicule, est l'excès des températures, appelé îlot de chaleur urbain (il peut varier de 2 °C pour une ville de 1 000 habitants à 12 °C pour une ville de plusieurs millions d'habitants). Cet article passe en revue ce qui caractérise les modifications du climat en zones urbaines et explique les processus qui les gouvernent. D'après la littérature existante, principalement consacrée au climat urbain en période estivale, la modification du climat en ville ne résulte pas tant de la source additionnelle de chaleur dégagée par les activités humaines que du changement des propriétés de la surface – imperméabilité des revêtements, matériaux de grande capacité thermique et retrait de la végétation créant un environnement propice au piégeage du rayonnement solaire. L'article présente ensuite les résultats de deux campagnes françaises, CLU-Escompte et Capitoul. Pendant Capitoul, une comparaison, particulièrement originale, a pu être faite entre la consommation urbaine d'énergie et les observations des échanges entre la surface du centre-ville de Toulouse et les premières couches d'atmosphère. Elle a démontré le poids des dégagements d'énergie par l'activité humaine (chauffage surtout) sur le bilan d'énergie pendant la période hivernale. La comparaison des résultats avec ceux obtenus par le modèle TEB (Town Energy Balance) couplé à un modèle atmosphérique a révélé que TEB contribuait avec succès à la simulation du microclimat urbain. Cela a fait émerger l'idée d'une modélisation intégrée de la ville réunissant d'autres modèles, prenant chacun en compte une composante isolée du système urbain (microclimat, hydrologie, propagation du bruit, habitat).

The best known aspect of urban microclimate is the "heat island" which can range from 2° C for a village of 1,000 inhabitants to 12° C for a large city.This article examines the changes caused by urbanisation and how they are brought about. Current literature, chiefly concerned with urban climate in summertime ascribes the changes, not so much to human activities as to changes of surface characteristics of retention of moisture and heat, and of albedo. This article gives the results of two campaigns, CLU-Escompte and Capitoul.The latter tried to measure urban energy consumption and exchanges between the surface in the centre of Toulouse and the boundary layer. It showed clearly the overall heating caused by human energy use during wintertime. The results compared favourably with those from the Town Energy Balance atmospheric model. Thus it is now possible to visualise a model combining all the components of the urban system, microclimate, hydrology, noise propagation and buildings.