Modélisation du patrimoine et milieu urbain

Coordinateur scientifique : Georges Najjar

Un climat urbain ?

De par sa nature minérale, sa géométrie et sa densité de population, la ville modifie significativement le climat local. On observe ainsi des écarts allant jusqu'à 5°C entre le centre ville et la campagne environnante, notamment la nuit.

Une bonne compréhension des effets de la ville sur l'ambiance climatique et la qualité de l'air est un enjeu non seulement en terme de confort, mais aussi de santé publique. L'équipe TRIO mêne depuis 1998 une série d'études, avec un focus particulier sur le rôle de la végétation en ville. Une collaboration étroite avec les éco-physiologistes de l'INRA de Clermont-Ferrand, de l'ASPA et des services des espaces verts de la Communauté Urbaine et de l'Université permet une approche pluri-disciplinaire et transversalle du comportement et des bénéfices de la végétation en ville.

La campagne d'observation en bio-Climatologie 2012-2015 du laboratoire ICube

La campagne d'observation en bio-Climatologie, initiée en 2012, vise à fournir un ensemble complet de mesures en restitution 3D, météorologie et en bio-climatologie de l'espace urbain. Elle comprend les volets :

• Instrumentation : suivi opérationnel en continu d'un réseau pérenne sur Strasbourg et sa région, conception et déploiement de capteurs et de systèmes d'acquisition
• Base de données : maintien de bases données du réseau pérenne, ainsi que de bases de données associées (données géographiques et architecturales spatiales 2D/3D, imagerie)
• Modélisation : météorologique (Meso-NH, LASER/F, SURFEX), et architecturale (photogrammétrie, laser-grammétrie)

Instrumentation

Dispositif motorisé de suivi du soleil. Une synchronisation très précise de l'horloge via GPS permet au système motorisé de pointer un capteur dans l'axe du soleil. La mesure qui en découle permet de quantifier l'énergie solaire. ©ICube2013	Profileur atmosphérique. Ce dispositif, mis en place en zone urbaine dense, mesure la température de l'air entre 0 et 600 mètres au-dessus du sol toutes les 5 minutes. ©ICube2013	Station météorologique urbaine. Localisée au cœur de l'agglomération Strasbourgeoise, cette station est très représentative de milieux denses, très minéraux, généralement soumis aux températures les plus élevées. ©ICube2013	Station en jardin de ville. Représentative d'une ambiance péri-urbaine, ce type de station disposé en périphérie de Strasbourg donne une indication de la température et de l'humidité en milieu mixte. ©ICube2013	Station météorologique rurale. Situé hors agglomération, dans un espace largement agricole, ce type de station est représentative des "zones froides" à partir desquelles on mesure l'écart ville-campagne. ©ICube2013
Mesures de profiles de PAR, de température, de croissance, de température foliaire sur un tilleul argenté, jardin historique de l'Université de Strasbourg. ©ICube2013	Mesures de l'évaporation par chambre à transpiration, jardin historique de l'Université de Strasbourg. ©ICube2013	Mât télescopique de 20m équipé mesurant les flux de chaleur sensible, chaleur latente et de CO2 ainsi que le bilan radiatif, jardin historique de l'Université de Strasbourg. ©ICube2013	Le laboratoire ICube collabore avec le Groupe d'Intervention en Milieux Périlleux (GRIMP) du Service Départemental de Secours et d'Incendie 67 pour l'installation de capteurs à très grande hauteur. ©ICube2013	Vue d'un capteur PépiPIAF mesurant la croissance des branches charpentières, école primaire Louis Pasteur. ©ICube2013

Les instruments mobilisés pour cette campagne comprennent les dispositifs suivants :

Mesures météorologiques classiques

• Sondes de température, d'humidité, de pression
• Des anémomètres "poisson" et à coupole

Mesures de bilan radiatifs

• Plusieurs jeux de pyranomètres et pyrgéomètres de classe I
• Un pyrhéliomètre monté sur un suntracker

Mesures de bilan d'énergie

• Des anémomètres soniques Metek USA1 et Kipp & Zonen CSAT3
• Des sondes humidité haute fréquence LICOR 7500 et Krypton KH-20
• Deux scintillomètres
• Des dispositifs de mesure de flux dans le sol

Mesures éco-physiologiques

• Mesure par flux de sève sur 6 tilleuls argentés
• Mesure de croissance des branches charpentières par LVDT sur 6 arbres et par PepiPIAF sur 8 arbres répartis sur 3 sites
• Mesure de résistance stomatique
• Mesure d'indice foliaire
• Géométrie 3D de l'arbre par LIDAR terrestre

Cette instrumentation est pour l'essentiel déployée sur l'agglomération de Strasbourg, et lors de campagnes nationales et internationales, suivant la demande. L'équipe maintien en particulier un site de référence de bilan radiatif le plus complet de la région.

Voir la carte du réseau en place

Base de données

Le volet Base de données comprend :

• une base de données SIG de la volumétrie 3D de l'agglomération, avec différents niveaux de détails pour certains sites expérimentaux
• un portail d'accès aux données MOSAIC regroupant l'ensemble des mesures opérationnelles et de campagnes intensives

Modélisation

Le volet Modélisation concerne le déploiement, la maintenance et l'utilisation de :

• Meso-NH : modèle atmosphérique meso-échelle non-hydrostatique, développé par le CNRM (Météo-France)
• SURFEX : schéma de paramétrisation de surface utilisable off-line, développé par le CNRM (Météo-France)
• LASER/F : modèle de bilan radiatif et de bilan d'énergie développé par Pierre KASTENDEUCH au laboratoire ICube

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