Diapositive 1

Simulation de la canicule
2003 à fine échelle
Projet EPICEA : Etude Pluridisciplinaire des Impacts
du Changement climatique à l’Echelle de
l’Agglomération parisienne
5ème réunion des utilisateurs de Méso-NH
12-13 octobre 2009 - Météo-France - Toulouse
Objectifs d’EPICEA
 Objectif principal du projet : Quantifier l’impact du changement
climatique à l’échelle de la ville et l’influence du bâti sur le climat
urbain
 Réparti en 3 volets de travail :
 Volet V1 : Évolution du climat urbain dans la perspective du
changement climatique
 Volet V2 : Étude particulière d’une situation extrême : la canicule
de 2003
 Volet V3 : Lien entre l’urbanisme et le climat urbain
5ème réunion des utilisateurs de Méso-NH
12-13 octobre 2009 - Toulouse
Objectifs d’EPICEA
 Objectif principal du projet : Quantifier l’impact du changement
climatique à l’échelle de la ville et l’influence du bâti sur le climat
urbain
 Réparti en 3 volets de travail :
 Volet V1 : Évolution du climat urbain dans la perspective du
changement climatique
 Volet V2 : Étude particulière d’une situation extrême : la
canicule de 2003
 Volet V3 : Lien entre l’urbanisme et le climat urbain
5ème réunion des utilisateurs de Méso-NH
12-13 octobre 2009 - Toulouse
Volet 2 : Étude particulière d’une situation extrême :
la canicule de 2003
 Rappel de l’objectif de ce volet : étude particulière d’un phénomène
extrême, la canicule de 2003, en guise d’extrapolation dans le futur
(un été sur deux d’ici 2050)
 Méthodologie : Méso-NH couplé avec TEB et ISBA
 Simulation du 08 au 13 août 2003
 2 configurations :
- Paris, ville uniforme (résolution 2 km)
- Paris, ville réaliste (résolution 250 m) : données issues de
l’Atelier Parisien d’Urbanisme (APUR)
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Simulation ville uniforme :
Caractéristiques de la simulation




2 modèles imbriqués : « France », 6 km et Ile-de-France, 2km
Forçage atmosphérique par ECMWF
2 way
Modification des paramètres par défaut de TEB : classe « urbain
dense » modifiée (mode_cover.f90)
 Paramétrisation des namelists :
–
–
–
–
–
Résolution verticale : NKMAX=50, ZDZGRD=60, ZDZTOP=700
Pas de temps : 24s (modèle 1) et 8s (modèle 2)
Solveur de pression : Richardson ; 4 itérations
Relaxation horizontale activée
Advection : CEN4TH ; Turbulence : TKEL (turbulence 1D) ; Transfert
radiatif : ECMWF ; Microphysique : ICE3
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Simulation ville uniforme :
Paramètres décrivant Paris
Paramètre
Valeur
retenue
Unité
Couverture du sol
mers/océans
0
-
lacs
0.03
-
Villes TEB
0.80
Végétation
sol nu (ISBA)
0.17
-
Struct. urbaine
Longueur de
rugosité
3
m
Frac. de bât.
0.5
-
Hauteur bât.
30
m
Facteur
de
forme du bâti
2
-
Param. radiatifs et thermiques
des matériaux urbains
Toit
Nb cches toit
3
-
Albédo toit
0.40
-
Emissivité
toit
0.70
-
2 106
zinc/tuile
1.12 106
bois
1.12 106
bois
J.m3.K-1
Conductivité
thermique
cches toit
50
0.18
0.18
W.m1.K-1
Epaisseur
ccches toit
0.03
0.03
0.02
m
Nb
cches
route
3
-
Albédo route
0,10
-
Emissivité
route
0.94
-
Capacité
thermique
cches route
2.0 106
béton
bitum.
2.0 106
béton,
béton
bitum.
1.8
106
sol sec
J.m3.K-1
Capacité
thermique
cches toit
Route
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Flux d’origine anthropique
Conductivité
thermique
cches route
2.0
1.5
0.25
W.m1.K-1
Epaisseur
cches route
0.04
0.37
1.0
m
3
-
Albédo murs
0.35
-
Emissivité
murs
0.90
-
Capacité
thermique
cches murs
1.5 106
enduit
1.5 106
béton
1.5 106
isolation
J.m3.K-1
Conductivité
thermique
cches murs
0.9
3
0.4
W.m1.K-1
Arbres à
feuilles
caduques
0.5
-
Epaisseur
cches murs
0.02
0.2
0.05
m
Jardin
parcs
0.5
-
Murs
Nb
mur
cches
Colombert, 2008
Flux
de
chaleur
sensible
trafic
37
W.m-2
Flux
de
chaleur
latente
trafic
3
W.m-2
Flux
de
chaleur
sensible
indus.
0
W.m-2
Flux
de
chaleur
latente
indus.
0
W.m-2
Type de végétation
fraction de végétation
et
–
Simulation ville uniforme :
Quelques résultats
 Mise en évidence de l’îlot de chaleur urbain
Température à 2m et vent au 1er niveau
du modèle (60m) – 11/08/2003 22UTC
Différence de température à 2m modèle
(__) et obs (- -) – moyenne des stations
 Structure de la couche limite
Coupe verticale de température potentielle et vent – 11/08/2003 06UTC et 15UTC
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Différence de température à 2m
modèle (__) et obs (- -) – 2 stations
Simulation ville uniforme :
Quelques résultats
 Comparaison avec les observations : moyenne
Température
Humidité
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Température
Pression
Température
Simulation ville uniforme :
Quelques résultats
 Comparaison avec les observations : cas de la station de ParisMontsouris
Température
Vent : direction
Bilan d’énergie :
flux de stockage (__)
flux de chaleur sensible (…)
flux de chaleur latente (---)
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Vent : force
Simulation ville réaliste :
Configuration retenue

Forte collaboration avec l’APUR pour établir une base de données du
couvert urbain parisien à la résolution de 250 m

Pour chaque maille
(250 m * 250 m soit
62500 m2) :









Surface de végétation
Surface d’eau
Surface et type de toit
Surface et type de route
Surface et type de mur
Hauteur moyenne des
bâtiments
Fraction bâtie
Facteur de forme
Altitude
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grande
couronne
Paris intramuros
Paris
« bords »
petite
couronne
Simulation ville réaliste :
Données de l’APUR

Forte collaboration avec l’APUR pour établir une base de données du
couvert urbain parisien à la résolution de 250 m
0-200m2
200-500m2
500-1000m2
1000-20000m2
>20000m2
26-40m
40-60m
60-80m
80-100m
100-195m
0-5.103m2
altitude
5.103-10.103m2
eau
300-20.103m2
10.103-15.103m2
15.103-20.103m2
>20.103m2
20.103-30.103m2
30.103-40.103m2
40.103-50.103m2
>50.103m2
surface de voirie
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surface de végétal
Simulation ville réaliste :
Données de l’APUR

Forte collaboration avec l’APUR pour établir une base de données du
couvert urbain parisien à la résolution de 250 m
0-20.103m2
20.103-40.103m2
40.103-60.103m2
60.103-80.103m2
>80.103m2
0-10m
10-15m
15-25m
25-35m
>35m
hauteur des bâtiments
surface des murs
ardoise
aucun
terrasse
tuiles
zinc
0-10.103m2
10.103-20.103m2
20.103-30.103m2
30.103-40.103m2
>40.103m2
surface de toits
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matériau des toits
Simulation ville réaliste :
4 modèles imbriqués
modèle 2 ; résolution horizontale : 2km
modèle 1 ; résolution horizontale : 6km
modèle 4 ; résolution horizontale : 250m
modèle 3 ; résolution horizontale : 1km
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 Modèles imbriqués 2 à 2
 Données APUR utilisées
pour le modèle 4, pour
les autres : Ecoclimap
 1er test réalisé :
simulation à 4 modèles
jusqu’à 250 m avec la
configuration « ville
uniforme »
Simulation ville réaliste :
Caractéristiques de la simulation
 Pas de temps testé :
– modèle 1 : 24s ; modèle 2 : 8s ; modèle 3 : 4s : modèle 4 : 1s
– durée « temps réel »
 Forçage atmosphérique par ECMWF
 2 way
 Paramétrisation des namelists :
–
–
–
–
Résolution verticale 50 niveaux, 1er niveau à 60m
Solveur de pression : Richardson ; 4 itérations
Relaxation horizontale activée
Advection : CEN4TH ; Turbulence : TKEL (turbulence 1D et 3D pour le
modèle 4) ; Transfert radiatif : ECMWF ; Microphysique : ICE3
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Simulation ville réaliste :
Quelques résultats de la phase de test
Modèle 2 (2km)
Modèle 4 (250m)
Structure de la
couche limite
Coupe verticale de température potentielle et vent – 11/08/2003 06UTC et 15UTC
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Simulation ville réaliste :
Quelques résultats de la phase de test
Rayonnement net
(W.m2)
Flux de stockage
(W.m2)
Flux de chaleur latente
(W.m2)
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Merci de votre attention