Proposition de Post-Doctorat "Contribution au
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Proposition de Post-Doctorat "Contribution au développement d'un outil de diagnostic par zonage climatique urbain pour l'assistance à la planification" Contrat (CDD) de 18 Mois Date limite de candidature : 13 avril 2015 Prise d’effet du contrat : mai 2015 Renseignements généraux et équipe d’accueil Disciplines scientifiques : Établissement : Unité : Contact : Climatologie Urbaine, Géographie Physique, Transferts Thermiques CEREMA Direction Territoriale Est / Laboratoire Régional de Nancy Julien BOUYER - Chargé de recherche Tél : 03.83.18.41.24 – [email protected] Contexte Les politiques publiques actuelles attendent des collectivités des démarches d’aménagement des villes dans une perspective d'adaptation au changement climatique. Des outils de planification émergents comme les PCET (Plans Climat-Énergie Territoriaux) abordent ces engagements d'adaptation. Cependant, leur traduction opérationnelle sous forme d'actions à mettre en place pour réduire ou renforcer l'impact climatique local des aménagements d'une ville n'est pas encore évidente, en particulier à l'échelle des quartiers. Le projet de recherche DIACLIMAP (2015-2017), soutenu par l'ADEME et conduit par plusieurs équipes du Cerema et un laboratoire universitaire, propose le développement d'un outil de diagnostic climatique urbain, basé sur une approche déjà initié et liant le comportement de zones climatiques identifiées à leur typologie. Le consortium s’attachera à consolider les bases physiques de l'outil et des indicateurs qui doivent l'alimenter et en être issus. Le projet vise également à assurer la cohérence des propositions avec les cadres existants de planification territoriale et urbaine (PCET, PLU, Labellisation Écoquartier), mais aussi avec les besoins et la sensibilité des acteurs impiqués (politiques, techniciens, usagers) par une démarche d'évaluation participative. Objectifs et déroulement du travail Ce travail de post-doctorat contribuera au premier volet du projet consistant en la construction de l'outil de diagnostic climatique. L'outil s'appuie sur le concept de LCZ (« Local Climate Zones ») proposé par Stewart et Oke (2012) visant à caractériser localement le phénomène d'îlot de chaleur urbain (ICU). Une LCZ est une surface urbaine, de taille théorique proche de celle d'un quartier, répondant au double principe théorique d'homogénéité de composition urbaine et d'homogénéité climatique. Les typologies de LCZ - urbaines, péri-urbaines ou rurales – sont référencées dans des tables et discriminées par la combinaison de dix indicateurs prenant des valeurs associées à des intervalles de confiance, et pouvant être classés selon trois catégories (Morphologie urbaine, Occupation du sol, Propriétés thermiques). Initialement cette approche a pour but de fournir à la communauté scientifique une méthode et des éléments de langage universels afin de faciliter la documentation d'études climatiques des sites urbains et leur intercomparaison. Des travaux réalisés au Cerema (Leconte et al., 2015) ont vérifié la véracité du concept, à partir de campagnes de mesures micro-météorologiques mobiles à haute résolution spatiale, lors de deux périodes estivales, sur l'agglomération de Nancy. Mais il a aussi été montré que ce schéma LCZ pouvait être utilisé pour construire une modélisation climatique simplifiée à partir des indicateurs urbains mentionnés et fournissant des indicateurs climatiques à vocation de diagnostic. Cependant, pour aboutir à un outil s'appuyant sur cette modélisation, certains aspects restent à consolider et à développer lors de ce travail de post-doctorat : L'évaluation des indicateurs urbains et la méthode de construction des LCZ : Les méthodes de calcul des indicateurs et de cartographie des LCZ sont actuellement perfectibles. Pour fiabiliser le découpage des zones (position des frontières spatiales) et identifier plus précisément leur typologie, il s'agira de contribuer au développement de méthodes de calcul plus robustes, reproductibles voire automatisées, avec l'appui d'une équipe partenaire exploitant le traitement d'images satellitaires. Il faudra estimer l'impact des trois indicateurs relatifs aux propriétés thermiques (albédo, effusivité, flux anthropique) pour l'instant négligés, et proposer des méthodes d'évaluation pour ceux d'entre eux les plus influents. Ces méthodes seront mises en œuvre sur un échantillon de LCZ pré-identifiées dans l'agglomération de Nancy. Le potentiel discriminant des combinaisons obtenues (cas de typologies de LCZ identiques, proches ou très différentes) et l’intérêt de passer de sept à dix indicateurs, voire d'écarter certains indicateurs potentiellement redondants (morphologie) seront évalués. Par ailleurs la présence de végétation n'est pas un critère initial pris en compte dans la classification – ou partiellement et indirectement dans les indicateurs d'occupation du sol - alors que beaucoup d'études considèrent son rôle prépondérant dans la modification du microclimat local. La proposition d'un ou plusieurs indicateurs dédiés sera étudié en confrontant des relevés de mesures sur des quartiers aux différentes caractéristiques de végétalisation (aspect quantitatif et qualitatif). La définition d'indicateurs climatiques de diagnostic : Des indicateurs décrivant le comportement climatiques des zones ont déjà été proposés : écart de température systématique entre LCZ, amplitude et position de « points chauds » et « points froids », taux de rafraîchissement nocturne. Le travail consiste à mettre à niveau cette base d'indicateurs générés par le modèle, selon plusieurs critères : • la capacité à objectiver le comportement climatique intrinsèque de la zone ; • le pouvoir discriminant entre de deux LCZ différentes (typologie urbaine et position géographique relative par rapport à la tâche urbaine) ; • la sensibilité aux conditions météorologiques à méso-échelle ; • la faculté d'alimenter le processus de diagnostic en réponse aux préoccupations de vulnérabilité climatique, de consommation énergétique et de confort et leur lien possible avec des leviers d'action objectivables ; • leur intelligibilité auprès des usagers. La modélisation climatique : La modélisation climatique des LCZ consistera à la formulation de corrélations empiriques entre indicateurs urbains et climatiques, en s'appuyant sur la base de données de mesures mobiles déjà réalisées sur Nancy, et sur des mesures de complément qui pourront être effectuées en cours de projet. Le travail se placera en continuité des travaux de l'équipe, s’appuiera sur des travaux complémentaires identifiés dans la bibliographie et sur des méthodes d'analyse statistique multicritères. L'objectif, sera d'intégrer le modèle dans un outil SIG en optimisant son renseignement par les indicateurs d'entrée issus de base de données urbaines post-traitées, et en créant des routines de calculs climatiques sous-jacents (« boite à outil de diagnostic climatique »). Un travail de validation méthodologique et physique est prévu sur deux autres site urbains qui seront choisis par les équipes partenaires en cours de projet, et où des mesures climatique seront réalisés. Par ailleurs, le post-doctorant aura aussi un rôle d'interface entre les aspects techniques de développement et la construction de la méthode d'évaluation de l'outil impliquant les usagers (critères d'évaluation, enjeux). Mots-clés: Climatologie urbaine, Local Climate Zones, Classification, Indicateurs urbains, Planification, Diagnostic, SIG, Modélisation. Références I. D. Stewart and T. R. Oke, 2012: Local Climate Zones for Urban Temperature Studies. Bull. Amer. Meteor. Soc., 93, 1879–1900. F. Leconte, J. Bouyer, R. Claverie and M. Pétrissans. (2015) Using Local Climate Zone scheme for UHI assessment: Evaluation of the method using mobile measurements. Building and Environment 83, 39-49. Online publication date: 1-Jan-2015. Compétences souhaitées • Docteur en Sciences, spécialiste d'une ou plusieurs de ces disciplines : Climatologie Urbaine, Géographie Physique, Transferts Thermiques, Énergétique, Sciences Physiques Environnementale, Ingénierie Urbaine ; • Bases en modélisation physique ; • Connaissance de méthodes d'analyse statistique (multicritère) de données ; • Connaissance de langages/scripts pour le calcul scientifique (C, Python, Matlab, ou équivalent) ; • Connaissance des outils SIG (QGis, ou équivalent) ; • Lecture et écriture en anglais ; • Communication orale et écrite (réunions, séminaires, congrès) ; • Capacité d'autoformation, autonomie, esprit d'initiative. Modalités de candidature Les candidat(e)s intéressé(e)s sont invité(e)s à transmettre par courrier électronique ou postal, avant le 13 avril 2015 une lettre de candidature accompagnée d’un Curriculum Vitae détaillé, voire d’une lettre de recommandation : à Julien Bouyer, Cerema, Direction Territoriale Est, Laboratoire Régional de Nancy - 71, rue de la Grande Haie - BP 8 - 54510 Tomblaine, (ou [email protected])
