Simulation de l'îlot de chaleur urbain sur Strasbourg
Pierre KastendeuchGeorges Najjar
Université de Strasbourg, LSIIT/TRIO, UMR 7005 CNRS
Conditions météo.:- Situation de beau temps anticyclonique d’été(ensoleillement max., vent faible)
Configuration:- 3 modèles emboîtés: 10 km, 2 km et 250m- Résolution verticale des mailles de 20m à la base pour67 niveaux- Pas de temps: 12, 6 et 2 s- Durée: série continue de 5 journées- Initialisation et couplage (toutes les 6h) par fichiers NCEP- Schéma de surface ISBA et TEB en version standard (flux anthropiques en ville nuls)- Occupation du sol issue du fichier ecoclimats-V2- Paramètres urbains: bâtiments de 30m de haut, 10% de végétation
Validations:- Données expérimentales acquises en 2002 au coursd’une campagne de mesures (projet RECLUS)- 3 types de validations possibles:canyon, quartier (mâts), ville (réseau fixe)
Résultats:- Très bons dans l’ensemble, aussi bien en surfaceque dans les basses couches et pour divers paramètres
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
00h 12h 00h 12h 00h 12h 00h 12h 00h 12h 00h
Heures TU
W m
-2
Global Global_mes IRA IRA_mes
Domaine radiatif
0
5
10
15
20
25
30
00h 12h 00h 12h 00h 12h 00h 12h 00h 12h 00h
Heures TU°C
10
12
14
16
18
20
22
24
26
28
30
hP
a
T2 T_mes e e_mes
12
14
16
18
20
22
24
26
28
00h 12h 00h 12h 00h 12h 00h 12h 00h 12h 00h
Heures TU
°C
T_SIM T_PEGE
Températureet pression partiellede vapeur d’eau à 2m en ville
Températureau premier niveau du modèleen ville
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
00h 12h 00h 12h 00h 12h 00h 12h 00h 12h 00h
Heures TU
m2 s-2
Simulation PEGE
-1
0
1
2
3
4
5
6
00h 12h 00h 12h 00h 12h 00h 12h 00h 12h 00h
Heures TU
°C
Delta_T Delta_T mes
Delta T, ville-campagne(Strasbourg-Entzheim)
TKEau premier niveau du modèleen ville
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
00h 12h 00h 12h 00h 12h 00h 12h 00h 12h 00h
Heures TUm
s-1
V V_mes
0
50
100
150
200
250
300
350
400
00h 12h 00h 12h 00h 12h 00h 12h 00h 12h 00h
Heures TU
Deg
ré
Dir Dir_mes
Vitesse du ventau premier niveau du modèleen ville
Direction du vent au premier niveau du modèleen ville
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
10000
285 295 305 315 325 335
Température potentielle (K)
Hau
teu
r (m
)
Mesure Modèle
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
10000
290 300 310 320 330
Température potentielle (K)
Hau
teu
r (m
)
Mesure Modèle
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
10000
290 300 310 320 330
Température potentielle (K)
Hau
teu
r (m
)
Mesure Modèle
Profils verticaux de températurespotentielles au 14 août 2002à Freistett (Allemagne)
8h 11h
15h
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
10000
0 0.002 0.004 0.006 0.008 0.01 0.012
Rapport de mélange (kg/kg)
Hau
teu
r (m
)
Mesure Modèle
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
10000
0 0.002 0.004 0.006 0.008 0.01 0.012 0.014
Rapport de mélange (kg/kg)
Hau
teu
r (m
)
Mesure Modèle
Profils verticaux de rapportde mélange au 14 août 2002
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
10000
0 0.002 0.004 0.006 0.008 0.01 0.012
Rapport mélange (kg/kg)
Hau
teu
r (m
)
Mesure Modèle
8h 11h
15h
-5
-4
-3
-2
-1
0
1
2
3
00h 12h 00h 12h 00h 12h 00h 12h 00h 12h 00h
Heures TU
hP
a
Delta_e Delta_e mes
0
5
10
15
20
25
30
00h 12h 00h 12h 00h 12h 00h 12h 00h 12h 00h
Heures TU°C
10
12
14
16
18
20
22
24
26
28
30
hP
a
T2 T2_mes e e_mes
Température et pression partielleà Hegeney (campagne)
Delta e, ville-campagneStrasbourg-Hegeney
Modèle Site 1 (Hegeney) Site 2 (Entzheim) Site 3 (Strasbourg)
CEPMMT 0.21 0.26 0.27
ARPEGE 0.15 0.11 0.125
Tableau 1. Comparaison des teneurs en eau volumique du sol entre les fichiers issus duCEPMMT et ceux du modèle ARPEGE pour trois sites et pour le 13 août 2002.
-100
0
100
200
300
400
500
600
00h 12h 00h 12h 00h 12h 00h 12h 00h 12h 00h
Heures (TU)
W m
-2
H H_can H_PEGE H_IPG
-250
-200
-150
-100
-50
0
00h 12h 00h 12h 00h 12h 00h 12h 00h 12h 00h
Heures TU
W m
-2BIR BIR1_mes BIR2_mes
Bilan infrarouge en ville
Flux de chaleur sensibleen ville
-200
-100
0
100
200
300
400
500
00h 12h 00h 12h 00h 12h 00h 12h 00h 12h 00h
Heures TU
W m
-2
G G_Can G_PEGE
Flux de chaleur dans le solen ville
6 12 18 24 30 36 42 48 54 60 66 72 78 84 900
100
200
300
400
500
Hau
teu
r (m
)
Delta T (°C)
14 août 15 août 16 août 17 août
6 12 18 0 6 12 18 0 186 12 18 0 6 12
- 2
- 1 . 5
- 1
- 0 . 5
0
0 . 5
1
1 . 5
2
2 . 5
Conclusion:- Grande qualité du modèle et des schémas de surface- Problème d’initialisation lié au contenu en eau du sol- Certains termes du bilan d’énergie diffèrent des mesures- Manque de données de validation :
- des flux à la campagne- au-dessus de la ville