La ville de demain : la météo hectométrique et l’urbanisme

Dossier : La météorologie partie 2Magazine N°748 Octobre 2019
Par Nicolas FERRAND (92)
Par Valéry MASSON (89)

La ville est gérée au quotidien, mais également pensée pour faire face aux conditions climatiques en transition. La météo des villes est une discipline qui se développe aujourd’hui, après que les climatologues ont modélisé l’espace urbain et caractérisé son îlot de chaleur. Inventer une ville agréable aujourd’hui et demain est un défi pluridisciplinaire. L’exemple du Village olympique et paralympique des JO de Paris 2024 montre la voie.

 

D’un point de vue général, rendre la ville plus agréable, vivable et résiliente est un enjeu dont la météorologie constitue un aspect. Souvent un îlot de chaleur de plusieurs degrés se forme, ce qui peut donner lieu à des impacts accrus en termes de confort thermique, comme l’a tristement rappelé la canicule de 2003. En été, en période de canicule, cet écart de température peut atteindre, certaines nuits, 10 °C pour l’agglomération parisienne, ou 6 °C pour Toulouse, mais l’ensemble des villes présente un îlot de chaleur en conditions anticycloniques : la chaleur emmagasinée dans les matériaux urbains (pierre, bitume, béton, tuiles…) en journée par l’absorption du rayonnement solaire est restituée à l’atmosphère urbaine, limitant son refroidissement nocturne. Ce sont ces nuits chaudes, parfois tropicales, qui empêchent le corps humain de récupérer des chaleurs de la journée et expliquent la plus grande surmortalité en ville en période de canicule.

 


REPÈRES

Les villes regroupent à présent la majorité de la population mondiale. Cette proportion est bien plus grande dans les pays industrialisés. Elles concentrent biens, bâtiments, infrastructures et, de manière plus générale, une grande part de l’activité économique. Les villes et leurs habitants sont donc particulièrement sensibles aux aléas météorologiques, d’autant plus que la structure même d’une agglomération modifie la météorologie locale.


 

Les enjeux scientifiques des prévisions météorologiques pour la ville

Malgré l’importance de la météorologie pour les citadins, la prévision du temps en ville est encore difficile et représente un champ de recherche neuf et dynamique. La communauté de recherche en climat urbain est fortement interdisciplinaire, du fait de la complexité du système urbain. Météorologistes et géographes ont commencé dans les années 1970 à analyser les processus physiques donnant naissance au climat urbain via des études expérimentales, au Canada et au Japon principalement. Ces études ont permis de mieux comprendre et conceptualiser les interactions entre la ville et la météorologie locale. Toutefois, bien que les premiers modèles numériques de l’atmosphère datent aussi de cette époque, les villes n’y étaient pas représentées, car trop petites, les mailles des modèles faisant au mieux une dizaine de kilomètres de côté.

Il a fallu attendre les années 2000, et en particulier le premier modèle de climat urbain au monde, Town Energy Budget (TEB), développé au Centre national de recherches météorologiques (Météo-France, CNRS), pour pouvoir simuler sur ordinateur l’effet de l’ensemble d’une agglomération sur la météorologie locale et son îlot de chaleur. Moins de dix ans plus tard, TEB a été inclus dans le modèle opérationnel Arome (Applications de la recherche à l’opérationnel à méso-échelle) à échelle kilométrique de Météo-France, qui tourne plusieurs fois par jour pour fournir les prévisions météorologiques. Depuis, la plupart des modèles atmosphériques de prévision dans le monde disposent d’une telle représentation des villes.

Les objectifs pour la prochaine décennie

Les pistes explorées pour améliorer les services et les prévisions météorologiques en ville sont principalement de trois ordres : amélioration de la prise en compte de la complexité des villes, meilleure précision spatiale – pourquoi pas jusqu’à l’échelle des quartiers ? – et prise en compte des données connectées et de l’intelligence artificielle.

Améliorer les prévisions, en particulier pour les situations extrêmes, nécessite de mieux simuler certains processus : par exemple ceux associés à la végétation urbaine (dont les toitures végétalisées) en lien avec l’hydrologie et le stockage de l’eau en cas d’orage, ou avec le pouvoir rafraî­chissant des plantes par ombrage et évaporation. Si l’îlot de chaleur est principalement dû à l’imper­méabilisation des sols et à la forme tridimensionnelle du bâti, qui permet plus de stockage de chaleur, les rejets de chaleur d’origine humaine doivent aussi être considérés. Les plus significatifs sont le chauffage en hiver et la climatisation en été, l’air chaud intérieur étant rejeté vers l’extérieur. Les processus à représenter dans les modèles numériques ne sont donc plus seulement physiques, mais aussi biologiques et sociaux.

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