Proposition de Post-Doctorat "Contribution au

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 : Climatologie Urbaine, Géographie Physique, Transferts Thermiques
Établissement : CEREMA
Unité : Direction Territoriale Est / Laboratoire Régional de Nancy
Contact : Julien BOUYER - Chargé de recherche
Tél : [phone] – [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 julien.bouyer@ cerema.fr)