Météo-France / Eddy Duluc
Les villes face au changement climatique
29/10/2020Le milieu urbain est particulièrement sensible aux impacts du changement climatique, notamment à l’augmentation des températures et de la fréquence et de l’intensité des vagues de chaleur. Météo-France participe à de nombreux projets destinés à mieux comprendre les microclimats urbains, à les modéliser et à aider les acteurs de la ville à prendre les meilleures décisions afin d’atténuer les effets de l’évolution du climat et de s’y adapter.
Les villes et ses habitants sont en première ligne face aux conséquences du changement climatique. L’espace urbain représente en effet près de 22 % du territoire français et regroupe surtout plus des trois quarts des citoyens (77,9 % des Français vivaient en milieu urbain en 2010 selon l’INSEE).
Les projections climatiques qui anticipent une augmentation de la température en France métropolitaine et une augmentation de la fréquence et de l'intensité des événements extrêmes (pluies intenses, vagues de chaleur…), laissent présager des impacts très importants en milieu urbain.
Adapter la ville
Dans ce contexte, il est capital de déterminer de quelle manière la ville peut s’adapter. Il faut aussi mesurer avec précision les effets du changement climatique en fonction de la structure des villes et examiner les solutions envisagées pour atténuer les effets d’un climat en évolution.
Pour parvenir à apporter ces solutions, l’approche est forcément interdisciplinaire. Les expertises conjointes et croisées sont issues des travaux de climatologues bien sûr, mais aussi d’urbanistes, d’architectes, d’hydrologues, d’ingénieurs du bâtiment, d’économistes, de sociologues…
Mais pour modifier structurellement une ville, il faut du temps. Car les villes, notamment en Europe, sont le fruit de longs processus entamés il y a plusieurs siècles. Les bâtiments eux-mêmes ont une durée de vie de 50 à plus de 100 ans. Il va donc de soi que pour mieux adapter la ville au climat futur, tout commence par la modification des normes de construction et des habitudes de planification urbaine.
Pour parvenir à ce résultat, Météo-France a mené et continue de mener de nombreux projets en compagnie d’organismes publics et d’agences d’urbanisme pour étudier différents aspects de l’interaction entre ville et changement climatique et proposer des outils ou une base de réflexion, pour des scénarios d’adaptation :
Ces recherches répondent à de nombreuses problématiques :
- Comment faire des projections climatiques à l’échelle du territoire urbain ?
- Comment intégrer le changement climatique dans la gestion de l’expansion continue des espaces urbains ?
- Comment évaluer les stratégies d’adaptation urbaines ?
- Comment mettre au point des services climatiques urbains qui peuvent aider les responsables des cités à prendre des décisions ?
- Comment améliorer les outils de prévision météorologique pour les zones urbaines, afin de prévenir à courte échéance des dommages induits par les phénomènes météorologiques les plus intenses, et contribuer ainsi à l’adaptation et la résilience des territoires urbains et péri-urbains ?
Météo-France a développé trois offres pour comprendre et s'adapter à l'ICU
L'offre Découvrir
Comprendre le phénomène d’îlot de chaleur urbain (ICU) dans votre commune afin d’identifier les zones à risque :
- Cartes à haute résolution de diagnostic de l’ICU sur votre commune : différence de température entre la ville et la campagne alentour
L'offre Modéliser et s'adapter
Caractériser le phénomène d’îlot de chaleur urbain et son impact sur les habitants grâce à une modélisation numérique à très haute résolution sur des événements ou périodes météorologiques d’intérêt pour votre commune :
- Identification des événements météorologiques spécifiques sur lesquels jouer les simulations (exemple : canicule historique) ;
- Cartes à très haute résolution ( jusqu’à 100 m) de diagnostic de l’ICU sur votre commune et du stress thermique ressenti par les habitants au cours des événements retenus ;
- Évolution temporelle de l’ICU pour identifier la période où l’ICU est le plus intense.
Caractériser l’impact de scénarios d’adaptation de votre commune sur le phénomène d’îlot de chaleur urbain et le confort thermique de vos habitants.
En fonction des différentes stratégies d’adaptation que vous choisissez, nous vous fournissons les cartes d’ICU et de stress thermique associé
permettant de voir l’effet de chaque scénario sur votre commune.
L'Offre Se projeter en climat futur
Caractériser l’évolution de l’ICU et de la température en ville dans un climat qui change :
- En climat actuel : cartographie du phénomène d’ICU et détermination des situations météorologiques propices à son développement ;
- En climat futur : pour plusieurs niveaux de réchauffement, projection des fréquences d’apparition des situations météorologiques propices à l’ICU et des nuits d’inconfort thermique en ville ;
- Tester des scénarios d’adaptation de la ville pour atténuer l’impact du changement climatique.
Météo-France propose, pour chaque offre, un accompagnement pédagogique sur le phénomène d’îlot de chaleur urbain ainsi que sur le changement climatique et ses impacts.
Pour obtenir plus d’informations sur l’offre ICU proposée par Météo-France, contactez notre équipe d’experts : etudes_icu@meteo.fr
Retrouvez l’offre complète sur notre site internet dédié au services de Météo-France.
Un programme de recherche pour étudier la météo et le climat urbain
Alors que près de 50 % de la population mondiale vit en zone urbaine, progresser dans la compréhension du climat urbain pour rendre les villes plus résilientes constitue un enjeu majeur.
Un programme de recherche nommé Paname a été lancé en 2022 pour mieux comprendre les causes et effets du changement climatique en environnement urbain. Il rassemble dix projets de recherche menés par des scientifiques des laboratoires de Météo-France, du CNRS, de l’université Paris-Est Créteil, de Sorbonne Université, de l’Institut polytechnique de Paris, de l'École nationale des ponts et chaussées, d’Inrae, de LigAir et d’Airparif.
Au cours de l'été 2023, plusieurs campagnes de mesure (vol de drones, lâchers de ballon météorologique, ajout de station sur des lampadaires...) ont eu lieu notamment pour caractériser l’effet de refroidissement des espaces verts ou parcs sur les quartiers urbains. Les résultats obtenus pourront aider à repenser la construction des zones urbaines, afin de lutter contre plusieurs risques pour la santé humaine : chaleur intense, pollution de l’air et autres phénomènes météorologiques extrêmes.
Plus d'infos sur Paname.
L’enjeu de modéliser la ville
Météo-France travaille depuis plus de 20 ans pour mieux comprendre les microclimats urbains, les modéliser et aider les acteurs de la ville à prendre les meilleures décisions afin de réduire les effets de l’évolution du climat en s’y adaptant.
Le modèle de prévision numérique AROME a été le premier modèle météorologique opérationnel au monde prenant en compte une modélisation de l’influence de la ville sur les caractéristiques de la surface terrestre et ses échanges avec l’atmosphère.
Les modèles météorologiques découpent l'atmosphère en empilement de “cubes”, ou mailles, au sein desquels sont résolues numériquement sur super-ordinateur les équations de la physique de l’atmosphère (transport par le vent, nuages, température, pression, etc…).
La surface terrestre influence l’atmosphère au-dessus, via des échanges d’énergie ou d’eau (par exemple, une surface de lac humidifie l’atmosphère en journée). Les surfaces urbaines sont très spécifiques par rapport aux surfaces naturelles ou agricoles.
Il est donc nécessaire de simuler leur impact. Ceci est fait dans les modèles de prévision utilisés par Météo-France grâce au modèle TEB (Town Energy Balance), qui représente les échanges d’énergie avec l’atmosphère à l’échelle des quartiers. L’objectif de ces modèles de prévision est de fournir des prévisions tenant mieux compte de la variabilité des tissus urbains. Les simulations tournent à des résolutions très fines.
Validé dans les années 2000, TEB prend en compte les paramètres de surface ayant une influence significative sur l'atmosphère. La géométrie urbaine y est simplifiée : le modèle ne vise pas à simuler explicitement tous les détails d'un bâtiment ou d'une rue donnée, mais plutôt les processus à l'échelle d'un quartier. Pour chaque maille du modèle, la ville est représentée par une rue-type du quartier définie par sa largeur, la hauteur de ses immeubles, les matériaux utilisés pour le bâti, la couleur et l'isolation des toits et des façades, la proportion de fenêtres, etc. La résolution du modèle peut atteindre 100 mètres.
Le modèle TEB repose sur des équations physiques de conservation et d'échanges d'énergie et d'eau. Il peut donc être utilisé pour n'importe quelle ville dans le monde. Il a déjà été testé dans une dizaine de villes du monde, situées à des latitudes variées : Paris, Marseille, Toulouse, Nantes, Lodz, Bâle, Ouagadougou, Mexico, Oklahoma City, Vancouver, Montréal, ou encore Melbourne.
Développé à l'origine pour affiner les prévisions du temps sur les villes, TEB permet aussi d'étudier les impacts du changement climatique dans les agglomérations et d'évaluer les stratégies d'adaptation envisagées pour y faire face. Il fournit des informations sur les flux d'énergie, d'eau et de CO2 entre la ville et l'atmosphère, le microclimat urbain de chaque quartier, le confort thermique, etc.
Les chercheurs s'efforcent d'améliorer la prise en compte de la végétation urbaine dans son ensemble et pas seulement celle des jardins, comme c'est le cas actuellement. Ils évaluent également les usages des habitants en matière de climatisation et d'aération des logements pour intégrer de nouveaux paramètres dans le modèle.
