Proposition de post-doctorat

Proposition de post-doctorat
Modélisation des transferts thermohydriques dans les toitures végétalisées extensives à partir
d'observations sur plateformes expérimentales
Disciplines scientifiques : Thermique, Hydrologie, Climatologie, Physiologie végétale
Établissement de rattachement : GIP GEMCEA, Nancy
Localisation :
Nancy (Cerema/DT-Est), Trappes (Cerema/DT-IdF) ou Nantes
(CSTB). À discuter avec le candidat.
Période : À pourvoir dès Juillet 2014
Durée : 12 Mois
Rémunération : ~2100 € nets mensuels
Contexte et enjeux :
Actuellement, une stratégie alternative d'aménagement de la ville durable proposée pour s'adapter
aux problèmes liés à la santé, l'environnement, la biodiversité, consiste en l'introduction de surfaces
végétales. Via les modifications appliquées sur le bilan d'énergie, ces surfaces sont également considérées
comme un moyen possible d'atténuation de l’îlot de chaleur urbain. Ainsi, la superficie urbaine des toitures
végétalisées augmente régulièrement et il paraît intéressant d'étudier leur rôle sur cette atténuation.
Le projet TERRACES « Toitures vEgetales pour RafRaichir les Ambiances Climatiques urbainES »
financé par l'ADEME dans le cadre de son programme national de recherche sur les dispositifs de
rafraîchissement en milieu urbain (2013-2015), vise à développer l'analyse fine des performances et de
l'impact des toitures terrasses végétalisées (TTV) sur le climat urbain, et la santé.
La démarche scientifique s'articule selon trois axes :
1. Quantifier le pouvoir rafraîchissant d'une TTV, dans un contexte actuel et suivant des projections de
changement climatique ;
2. Évaluer l'impact environnemental et sanitaire des toitures végétalisées selon leur typologie dans
leur contexte urbain local ;
3. Cartographier à l'échelle d'une agglomération la disponibilité surfacique d'accueil potentiel de TTV
et évaluer la performance climatique potentielle associée.
Le post-doctorat s'inscrit dans le cadre de l'axe 1.
Objet et déroulement du post-doctorat :
L'axe 1 du projet nécessite le recours à la modélisation thermo-hydrique détaillée des TTV afin de
simuler leur bilan énergétique. Les variations de ce bilan seront étudiées au regard de la constitution des
TTV et des caractéristiques climatiques locales, puis suivant des projections du changement climatique

obtenues à partir de la base de donnée DRIAS. De récentes recherches ont montré la complexité des
transferts thermiques et hydriques et la nécessité de les coupler. Ces travaux ont abouti à la création et
l'amélioration de modèles dédiés aux TTV comme TEB-GREENROOF (DeMunck 2013), Solene-Microclimat
(Malys 2013) ou adapté du modèle FASST (Ouldboukhitine 2011). Cependant très peu de travaux ont étudié
en détail le couplage des cycles hydriques et thermiques pour différentes structures de TTV et dans des
conditions variés de climat régional.
Des mesures in-situ sont en cours sur trois plateformes expérimentales à Nancy, Trappes et Nantes. Elles
sont réalisées en continu pour un ensemble de variables hydrologiques (pluviométrie, teneur en eau,
potentiel matriciel, débits) et climatiques (températures d'air et interne à la toiture, HR, vent, bilan radiatif),
et s'effectuent mensuellement pour l'indice foliaire (LAI) et les flux d'évapotranspiration grâce à un
dispositif spécifiquement conçu.
L'objectif de ce travail de post-doctorat est d'améliorer la modélisation couplée (via la calibration de
l'évapotranspiration réelle) puis d'évaluer la modification des flux de chaleur entre la surface et
l'atmosphère induite par ces TTV. Pour cela un modèle représentant explicitement le couplage entre le cycle
hydrologique et énergétique sera adapté, calé et validé à partir des données expérimentales des trois
plateformes.
Le programme de travail se déclinera donc de la façon suivante :
•Prise en main et analyse approfondie des bases de données des mesures thermo-hydriques
effectuées sur les plateformes expérimentales de Nancy, Nantes et Trappes ;
•Prise en main du modèle sélectionné parmi les modèles thermiques et hydriques existants ;
•Calibration de l'évapotranspiration réelle ;
•Couplage, modification et ajustement des flux thermiques et hydriques ;
•Détermination d'un indicateur de potentiel de rafraîchissement à partir de l'étude de scénarios
différents de végétalisation de toiture.
Profil du candidat :
•Docteur en Sciences, spécialiste d'une ou plusieurs de ces disciplines : thermique, hydrologie,
climatologie, agronomie ;
•Des compétences en modélisation physique numérique sont vivement souhaitées ;
•Des compétences en instrumentation sont bienvenues pour la participation à des campagnes de
mesures sur les plateformes expérimentales ;
•La qualité rédactionnelle et la connaissance de l'anglais sont indispensables.
Contacts :
Rémy CLAVERIE, GEMCEA et CEREMA/Dir. Territoriale Est/Laboratoire de Nancy, [e-mail]
Julien BOUYER, CEREMA/Dir. Territoriale Est/Laboratoire de Nancy, [e-mail]
David RAMIER, CEREMA/Dir. Territoriale Ile de France/ Dept. UHGEP, Paris, [e-mail]
Maeva SABRE, CSTB/Direction CAPE/Nantes, [e-mail]