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Approche scalaire des liens entre Approche scalaire des liens entre formesformes
urbaines et climaturbaines et climat
Valéry MassonValéry Masson
CCentre National entre National de Recherches Météorologiquesde Recherches Météorologiques
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Nos activités sur le climat urbainNos activités sur le climat urbain
CLIMATCLIMATURBAINURBAIN
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Échelles des liens Ville - ClimatÉchelles des liens Ville - Climat
Le climat « global » et le changement climatiqueLe climat « global » et le changement climatique
BD de Pénélope Bagieu
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Échelles des liens Ville - ClimatÉchelles des liens Ville - Climat
Le climat « global » et le changement climatiqueLe climat « global » et le changement climatique
BD de Pénélope Bagieu
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Échelles des liens Ville - ClimatÉchelles des liens Ville - Climat
Le climat « global » et le changement climatiqueLe climat « global » et le changement climatique
• Pourquoi en parler vis à vis du lien ville et climat ?BD de Pénélope Bagieu
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Échelles des liens Ville - ClimatÉchelles des liens Ville - Climat
Le climat « global » et le changement climatiqueLe climat « global » et le changement climatique
• Pourquoi en parler vis à vis du lien ville et climat ?
• Parce que les villes sont le principal émetteur de gaz à effets de serre
BD de Pénélope Bagieu
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Échelles des liens Ville - ClimatÉchelles des liens Ville - Climat
Le climat « global » et le changement climatiqueLe climat « global » et le changement climatique
• Pourquoi en parler vis à vis du lien ville et climat ?
• Parce que les villes sont le principal émetteur de gaz à effets de serre
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Échelles des liens Ville - ClimatÉchelles des liens Ville - Climat
Le (micro?)-climat urbain : « l'Le (micro?)-climat urbain : « l'îlot de chaleurîlot de chaleur urbain » urbain »
• La ville peut être plus chaude que la campagne alentour(en cas de conditions météo favorables)
Source: EPICEA Project25 km
Source: APUR500 m
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Échelles des liens Ville - ClimatÉchelles des liens Ville - Climat
Le (micro?)-climat urbain : « l'Le (micro?)-climat urbain : « l'îlot de chaleurîlot de chaleur urbain » urbain »
• La ville peut être plus chaude que la campagne alentour
Conditions défavorables
Source : APUR
Conditions favorables
Source : APUR
absence de vent, ciel dégagéVent fort, nuages, pluie
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Échelles des liens Ville - ClimatÉchelles des liens Ville - Climat
Le (micro?)-climat urbain : « l'Le (micro?)-climat urbain : « l'îlot de chaleurîlot de chaleur urbain » urbain »
• La ville peut être plus chaude que la campagne alentour
• La ville plus sensible à l'effet de réchauffement climatique.
• Qu'est-ce qui crée l'îlot de chaleur urbain ?
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Échelles des liens Ville - ClimatÉchelles des liens Ville - Climat
Le (micro?)-climat urbain : « l'Le (micro?)-climat urbain : « l'îlot de chaleurîlot de chaleur urbain » urbain »
• Qu'est-ce qui crée l'îlot de chaleur urbain ? Et non, ce ne sont pas le CO2 et autres Gaz à Effets de Serre
• C'est l'imperméabilisation des surfaces
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Échelles des liens Ville - ClimatÉchelles des liens Ville - Climat
A l'échelle de l'agglomérationA l'échelle de l'agglomération
• Effet de l'ensemble du bâti de l'agglomération
• Ainsi, un même bâtiment n'aura pas le même microclimat suivant sa position dans la ville.
• Peut être mesuré par unréseau de mini-stationsmétéo (pouvant être déployés par les collectivités)
17°C 21°C
Mesures de température de l'airsur l'agglo toulousaine le 17 juillet 2004
20 mini stations météo
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Échelles des liens Ville - ClimatÉchelles des liens Ville - Climat
A l'échelle du quartierA l'échelle du quartier
• Effet local du bâti et du paysage urbain• Variabilité pouvant être aussi forte quel'îlot de chaleur de l'agglomération (ici 4°C)
Mesures de température de l'airsur Blagnac le 6 juin 2004
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Échelles des liens Ville - ClimatÉchelles des liens Ville - Climat
A l'échelle du quartierA l'échelle du quartier
• Effet local du bâti et du paysage urbain
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Échelles des liens Ville - ClimatÉchelles des liens Ville - Climat
A l'échelle du quartierA l'échelle du quartier
• Effet local du bâti et du paysage urbain• Pas de relation météo-paysage probant à midi• Mais lien entre paysage et micro-climat matin et soir
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Échelles des liens Ville - ClimatÉchelles des liens Ville - Climat
A l'échelle du bâtiment (et du piéton)A l'échelle du bâtiment (et du piéton)
• Effet très local du bâti et du paysage urbain• Effets d'ombrage, de canalisation du vent• Ressenti des habitants
Source : Projet ANR EUREQUA
Traitement par SIGTraitement par SIG
Mesures météo mobiles Mesures météo mobiles
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Les échelles d'interventionLes échelles d'intervention
Atténuation du changement climatiqueAtténuation du changement climatique
Adaptation au changement climatiqueAdaptation au changement climatique
Atténuation de l'îlot de chaleur urbainAtténuation de l'îlot de chaleur urbain
• Diminution des émissions de gaz à effet de serre• Diminution des consommations d'énergie
• Être moins vulnérable aux impacts du réchauffement climatique(inondations, niveau de la mer, canicules, etc...)
• Diminuer l'îlot de chaleur en été
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Adaptation des villesAdaptation des villes
• Échelle spatiale : territoire de 100 km x 100 km autour de l’agglomération (Paris et Toulouse)
• Échelle temporelle : le siècle
Expansion urbaine Changement climatique
Comment adapter la ville à ces deux évolutions?Comment adapter la ville à ces deux évolutions?
2010
2050
2100
1900 2000 2100
Réc
hauf
fem
ent g
loba
l (°C
)
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Méthodologie systémiqueMéthodologie systémique
Economie
Urbanisme
Bâti
Usage
Scénarios
Modélisation
climat
&
énergie
Modélisations Résultats
Modélisation
expansion &
forme
urbaine
Indicateurs
• Stress thermique
• Consommation / Production d’énergie
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ScénariosScénarios
• Expansiono Ville Étendue & Ville Compacte
• Usages/Pratiqueso Comportements économeso Sur-ventilation nocturneo Protections solaires
• Végétation et l'irrigationo Jardins, toitures végétalisées
• Formes urbaineso Architectures Fil de l'eau, Compactes, Verticales
• Climato + 4°C par rapport aux températures moyennes
actuelles
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Outils de simulationOutils de simulation
Logiciels de simulation socio-économiques, géographiques et architecturauxLogiciels de simulation socio-économiques, géographiques et architecturaux
Extension multipolaire de Toulouseentre 2010 (en gris) et 2100 (en noir)
NEDUM
• Modèle économique dynamique de localisation des ménages.
• Valide sur le très long terme
Couplé à SLEUTH*
• Un modèle géographique d’occupation du sol.
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Outils de simulationOutils de simulation
Logiciels de simulation socio-économiques, géographiques et architecturauxLogiciels de simulation socio-économiques, géographiques et architecturaux
Extension de Toulouse en 2100(scénario d'expansion multipolaire)
Couplé à GENIUS
• Typologie de quartiers• Modèle d'évolution architecturale• La ville garde une trace de son histoire
Extension de Toulouse en 2100(scénario d'expansion fil de l'eau)
sur la ville (trait plein) et sur le pôle urbain (pointillé)
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Outils de simulationOutils de simulation
Logiciels de simulation socio-économiques, géographiques et architecturauxLogiciels de simulation socio-économiques, géographiques et architecturaux
Logiciel de simulation micro-climat et énergie : modèle TEBLogiciel de simulation micro-climat et énergie : modèle TEB • De l’échelle du quartier à celle de la ville• Microclimat dans les rues et les bâtiments• Énergétique des bâtiments (chauffage et climatisation)
Exemple : Température de l’air
sur le domaine d’étude
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RésultatsRésultats
On ne pourra pas se passer de la climatisation en 2100On ne pourra pas se passer de la climatisation en 2100
BD de Pénélope Bagieu
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RésultatsRésultats
On ne pourra pas se passer de la climatisation en 2100On ne pourra pas se passer de la climatisation en 2100• Mais la climatisation accroît l'îlot de chaleur
Il faut trouver comment limiter l'usage de la climatisationIl faut trouver comment limiter l'usage de la climatisation
Avec doublement des rejets actuels de clim (à horizon 2020-2030)
Sans rejets de clim
Source : de Munck et coll. 2013
+2°C
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RésultatsRésultats
La végétation pour rafraîchir la villeLa végétation pour rafraîchir la ville
• Elles ne semblent pas très efficaces pour rafraîchir l'air extérieur (env -0.2°C)• Mais elles servent d'isolant supplémentaire pour les toits peu isolés
Les toitures végétaliséesLes toitures végétalisées
• Efficace pour rafraîchir l'air
La végétation de pleine terreLa végétation de pleine terre
Variations de température dues à l’augmentationde 50% de végétation dans les espaces libres
Quid de la ressource en eau ?Quid de la ressource en eau ?
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RésultatsRésultats
La densification accroit l'exposition à la chaleurLa densification accroit l'exposition à la chaleur• Favorable l'hiver mais pénalisant l'été
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RésultatsRésultats
La densification accroit l'exposition à la chaleurLa densification accroit l'exposition à la chaleur• Favorable l'hiver mais pénalisant l'été
Le réchauffement climatique, sous nos régions,Le réchauffement climatique, sous nos régions,va réduire la consommation d'énergie du bâtiva réduire la consommation d'énergie du bâti
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Climat présentClimat futur : +2°CClimat futur : +4°CClimat futur : +6°C
Climat présentClimat futur : +2°CClimat futur : +4°CClimat futur : +6°C
Chauffage
Climatisation
Climat présentClimat futur : +2°CClimat futur : +4°CClimat futur : +6°C
Climat présentClimat futur : +2°CClimat futur : +4°CClimat futur : +6°C
Chauffage
Climatisation
Scénario « néfaste »
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RésultatsRésultats
Importance des choix de comportement des habitantsImportance des choix de comportement des habitants
• 80 % d'économie en passant la température de consigne à 23°C à 26°C• La consommation de chauffage baisserait d'environ 30 % pour 2°C de moins• Sur la consommation, rôle comparable aux solutions techniques et architecturales
Choix intensif ou raisonné de la climatisationChoix intensif ou raisonné de la climatisation
• Fermer les volets en journée en été :jusqu'à 30 % de consommation en moins
Usage de protections solaires (volets...)Usage de protections solaires (volets...)
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Adaptation : points clés à retenirAdaptation : points clés à retenir
• Impacts exacerbés du Réchauffement Climatique en ville :Impacts exacerbés du Réchauffement Climatique en ville : En 2100, on ne pourra sans doute pas se passer de la climatisation Hausse importante de la consommation d’énergie en été
Climatisation Plan canicule,Actions ciblées
Rénovation thermique des
bâtiments
Végétation urbaine,
Ressource en eau
Organisation spatiale
Planification
• Des leviers d’action pour combiner adaptation et atténuationDes leviers d’action pour combiner adaptation et atténuation
Comportements et usages
• Evolution des comportementsEvolution des comportements et usages : un levier efficaceet usages : un levier efficace
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PerspectivesPerspectives
• Bases de données urbaines pour le diagnostic énergétique et le microclimat• Modélisation des comportements• Diagnostique énergie/micro-climat pour un
large panel de villes en France• Intégrer dans les politiques urbaines et les
documents juridiques les plus pertinents ces données quantitatives• 3 terrains d'étude privilégiés, dont Toulouse