L intégration des enjeux climatiques dans la planification et l aménagement urbains, un nouveau chantier de recherche interdisciplinaire

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François Eloi Joseph
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1 5ème Congrès National Santé Environnement, Rennes, novembre 2014 L intégration des enjeux climatiques dans la planification et l aménagement urbains, un nouveau chantier de recherche interdisciplinaire Julia Hidalgo, LISST, Laboratoire Interdisciplinaire Solidarités, Sociétés, Territoires Université Toulouse II julia.hidalgo@univ-tlse2.fr

2 Plan Le climat à l'échelle globale Le climat à l échelle locale Les projets de recherche Les perspectives de recherche Quelles nouvelles vulnérabilités? Quels impacts espérés? Dans quelle mesure les paysages et environnement urbains peuvent-ils atténuer les effets de ce changement? Quels sont les outils pour une meilleure prise en compte dans le politiques publiques?

3 Fonctionnement du système climatique communauté de ~ 500 chercheurs en France * Transport et échange d énergie de l'équateur vers les pôles pour installer un équilibre en moyenne annuelle * Mécanismes amplificateurs de Température : - Albedo de la surface et les nuages - Effet de serre naturel Tmoy = -18 C sans Tmoy = 15 C avec 33 C, l'effet de serre naturel est essentiel pour la vie et l'équilibre climatique Climat résultat de tous ces échanges à l'échelle temporelle de 30 ans * Perturbations (forçages) climatiques : Soleil Orbite terrestre Répartition masses terre/eau Homme (depuis ~ 200 ans) * Phénomènes stabilisateurs vs phénomènes amplificateurs ΔT= 4 à 7 C en ans

4 Le changement climatique évolution du climat à grande échelle spatiale et temporelle Les institutions internationales , Charles David Keeling (Mauna Loa, Hawái) +30 % 1988, création du GIEC (OMM, PNUMA) Concentration de CO2 Rapports du GIEC

5 Quels sont les impacts sur la Température? Augmentation de température de surface entre 1800 et 2012 Moyenne planétaire 0,85 C ± 0,2 C Source : rapport du GIEC 2013

Observations à Rennes ( C) Températures moyennes annuelles de l'air, période de 1879-2011 (années) +1,7 C Écart de

6 Observations à Rennes ( C) Températures moyennes annuelles de l'air, période de (années) +1,7 C Écart de température + ou par rapport à la moyenne annuelle de température sur la France métropolitaine pour la période ,2 C

7 Observations à Rennes ( C) Températures moyennes annuelles de l'air, période de ~ +1 C (années) Source : Météo-France

8 Les projections climatiques Global : +1.5 C France : +3 C Arctique : +6 C Dernier rapport du GIEC Global : +4 C France : +5 C Arctique : >10 C Quelles incertitudes? le principal facteur à connaître est le développement humain : * démographie * modèle énergétique/modèle de société Rôle crucial des décisions politiques Source : rapport du GIEC 2013

9 Quelles projections pour Rennes? Température maximale moyenne en été sur Rennes. Observations ( ), simulations ( ). Modèle Arpege climat scénario A1B +3 C, l'équivalent à la canicule de 2003 quelles interactions avec les zones urbaines? Climatologie urbaine Source : Météo-France

10 La ville : terrain d'étude pour les climatologues urbains La ville était vue comme un support physique interagissant avec les couches basses de l atmosphère Aujourd'hui la réflexion est bcp plus large Stratosphère Troposphère Couche limite atmosphérique

org/ 1818, Luck Howard, The climate of London (premières observations) Tim Oke & Co.

11 Le microclimat urbain étude des conditions météorologiques et climatiques en milieux urbanisés Les institutions internationales ~ 500 chercheurs à l'international , Luck Howard, The climate of London (premières observations) Tim Oke & Co. établissement de la discipline ICUC9 Toulouse , Masson, V. TEB, Premier modèle numérique Concentration de CO2 À Mauna Loa Rapports du GIEC Int. Conf. on Urb. Clim. 1800

12 Le microclimat urbain Plusieurs effets Moins de brouillard (température, aérosols) Modification de la dynamique de vent : à l'échelle de la ville (brise urbaine) au niveau de la rue (diminution ou accélération) Impacts sur : - la qualité de l'air - le stress thermique - la consommation énergétique Effets sur la pluie Un îlot de chaleur (variabilité saisonnière, journalière, intra-urbaine) Conséquences sur la santé Source : Grand Pari de l Agglomération parisienne, Groupe Descartes Lors de conditions météorologiques favorables: Températures des surfaces souvent élevées en zone urbaine (toits, parkings) le jour Températures de l air plus élevées dans les zones les plus urbanisées : Îlot de chaleur urbain, plus intense la nuit que le jour

13 Mécanismes physiques du micro-climat urbain L îlot de chaleur urbain ce n'est pas le CO2 Source : Pigeon, G.

14 Les leviers d'adaptation à la hausse de températures Objectifs Moyens Accroître le ratio «Surfaces naturelles / Surfaces artificialisées» Surfaces en eau et végétation Gérer l extension urbaine Réduire l impact de l ensoleillement Ombrages Matériaux de construction et d isolation Optimiser la ventilation par le vent Orientation des rues / bâtiments Ventilation des bâtiments Réduire le flux de chaleur anthropique Industrie Trafic routier Bâtiments Réduire la vulnérabilité des populations Plans d alerte Comportements individuels Source : Hidalgo, J.

15 Les observations : que mesure-t-on et comment? Paris Nov à Mars 1995, Menut et al., 2000 ; Juill et Fév. 2012, Baklanov et al Paris Marseille , Cros et al., 2004; Mestayer and et al., 2005 Strasbourg 2002, Najjar et al., 2004 ; Strasbourg RECLUS Nantes FluxSAP Toulouse Mars 2004 à Fev. 2005, Masson et al., 2008 ; 2010 ; Jan., Avr., Juin 2014 Nantes 2010, 2011, Mesteyer et al., 2011 ; 2010, 2012 Musy 2014 CAPITOUL Toulouse ESCOMPTE Marseille

16 Les observations à l'échelle urbaine : CAPITOUL, Toulouse Positionnement de l instrumentation Avions instrumentés Réseau urbain

17 Les observations à l'échelle du quartier : de la mesure objective au ressenti humain RS captif Toulouse Toulouse vélo Toulouse Bilbao

5 C pour Strasbourg (Ficher, 2009) et il peut attendre 6 C à Toulouse, avec une extension verticale de 2200 m sur la ville (Hidalgo et al. 2008a).

18 L'ICU pour des villes françaises Pour Paris l'icu peut varier selon le type de temps entre 10 C avec ciel clair et 2.3 C dans les jours venteux et couverts (Cantat, 2004). A Marseille il n'excede pas 3 C (Lemonsu et al. 2004), 7.5 C pour Strasbourg (Ficher, 2009) et il peut attendre 6 C à Toulouse, avec une extension verticale de 2200 m sur la ville (Hidalgo et al. 2008a). Interactions entre l'icu et la brise marine, la génération de la brise urbaine à Paris (Lemonsu and Masson, 2002) et Toulouse (Hidalgo et al. 2008a and 2008b). Horizontal Différence = 4 C Vertical Toulouse Toulouse Source : Pigeon, Document scientifique Source : Jouve-Haouès et al, Document

19 La modélisation numérique : un outil pour étudier les interactions entre climat global & climat local un outil utile aux échanges interdisciplinaires Projets de recherche interdisciplinaires sur les interactions entre développent urbain, microclimat urbain et changement climatique. Techniques d'adaptation étudiées : Paris Nantes Toulouse

20 Zoom sur l'utilisation de la végétation et la climatisation extraits de la thèse de Cécile Demunck, CNRM, 2013 ΔTsurf=5,8 C

21 Impact de la climatisation sur la Température la climatisation mesure d'adaptation pour le confort intérieur, se fait au détriment du confort extérieur (Cécile Demunck, 2013)

22 Impact de la végétation sur le confort thermique L'indicateur de confort UTCI : Universal Thermal Climate Index <2 >3 =4 >6

23 Impact de la végétation sur le confort thermique

24 Synthèse des résultats : La climatisation des bâtiments dégrade le confort thermique extérieur (de +0,25 C à +2 C) et engendre une surconsommation d'énergie Le verdissement permet de limiter et compenser la dégradation de confort en rafraîchissant les rues (de -0,5 C à -2 C) L'effet est d'autant plus marqué que : Le verdissement est réalisé au sol La proportion d'arbres est élevée Le taux de verdissement est élevé Les TVEs sont néanmoins peu efficaces pour améliorer le confort extérieur étant donné leur position Le verdissement permet de réduire la consommation d énergie qui s'explique : Pour la végétation en pleine terre : par le rafraîchissement des rues Pour les TVEs : principalement pour leur pouvoir isolant

25 Perspectives de recherche Modélisation Appliquée et droit de l Urbanisme : Climat et Énergie (MapUCE) ANR-VBD Question de recherche Comment améliorer la mise en œuvre de politiques d économies d énergie et de gestion du climat de nos villes? Hypothèse : en intégrant dans ces politiques et les documents juridiques les plus pertinents des données quantitatives et qualitatives de microclimat urbain, climat et énergie LISST GAME Méthodologie : simulations du micro-climat urbain et de consommation d'énergie du bâti données climatiques, urbaines et sociales, en tenant compte des comportements des usagers à l échelle des bâtiments outils de transfert : cartes climatiques, indicateurs de confort, travail en lien avec les acteurs large panel de villes + 3 terrains d'étude Modélisation climat urbain et énergie du bâti FNAU Réseau d'agences d'urbanisme LIENSs Analyse spatiale et statistique de données Dynamique de territoires et politiques urbaines IRSTV Traitement de données géographiques LIEU Droit de l'urbanisme LATTS Comportements énergétiques LRA Morphologie urbaine, architecture

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