Simulation de la canicule 2003 à fine échelle
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Simulation de la canicule Simulation de la canicule 2003 à fine échelle2003 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
5ème réunion des utilisateurs de Méso-NH 12-13 octobre 2009 - Toulouse
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
Objectifs d’EPICEA
5ème réunion des utilisateurs de Méso-NH 12-13 octobre 2009 - Toulouse
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
Objectifs d’EPICEA
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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 -
Capacité thermique cches toit
2 106
zinc/tuile1.12 106 bois1.12 106
bois
J.m-
3.K-1
Conductivité thermique cches toit
500.180.18
W.m-
1.K-1
Epaisseur ccches toit
0.030.030.02
m
Route
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.m-
3.K-1
Conductivité thermique cches route
2.01.50.25
W.m-
1.K-1
Epaisseur cches route
0.040.371.0
m
Murs
Nb cches mur
3 -
Albédo murs 0.35 -
Emissivité murs
0.90 -
Capacité thermique cches murs
1.5 106
enduit1.5 106 béton1.5 106
isolation
J.m-
3.K-1
Conductivité thermique cches murs
0.930.4
W.m-
1.K-1
Epaisseur cches murs
0.020.20.05
m
Flux d’origine anthropique
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
Arbres à feuilles caduques
0.5 -
Jardin et parcs
0.5 -
Colombert, 2008
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Simulation ville uniforme : Quelques résultats
Mise en évidence de l’îlot de chaleur urbain
Structure de la couche limite
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
Différence de température à 2m modèle (__) et obs (- -) – 2 stations
Coupe verticale de température potentielle et vent – 11/08/2003 06UTC et 15UTC
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Simulation ville uniforme : Quelques résultats
Comparaison avec les observations : moyenne
Température
PressionHumidité
TempératureTempérature
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Simulation ville uniforme : Quelques résultats
Comparaison avec les observations : cas de la station de Paris-Montsouris
Température Vent : direction Vent : force
Bilan d’énergie :
flux de stockage (__)
flux de chaleur sensible (…)
flux de chaleur latente (---)
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Forte collaboration avec l’APUR pour établir une base de données du couvert urbain parisien à la résolution de 250 m
Simulation ville réaliste :Configuration retenue
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
grande couronne
petite couronne
Paris intra-muros
Paris « bords »
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Forte collaboration avec l’APUR pour établir une base de données du couvert urbain parisien à la résolution de 250 m
Simulation ville réaliste :Données de l’APUR
eau
surface de végétalsurface de voirie
altitude
0-200m2
200-500m2
500-1000m2
1000-20000m2
>20000m2
26-40m40-60m60-80m
80-100m100-195m
300-20.103m2
20.103-30.103m2
30.103-40.103m2
40.103-50.103m2
>50.103m2
0-5.103m2
5.103-10.103m2
10.103-15.103m2
15.103-20.103m2
>20.103m2
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Forte collaboration avec l’APUR pour établir une base de données du couvert urbain parisien à la résolution de 250 m
Simulation ville réaliste :Données de l’APUR
surface de toits matériau des toits
hauteur des bâtimentssurface des murs
ardoiseaucun
terrassetuileszinc
0-10m10-15m15-25m25-35m
>35m
0-20.103m2
20.103-40.103m2
40.103-60.103m2
60.103-80.103m2
>80.103m2
0-10.103m2
10.103-20.103m2
20.103-30.103m2
30.103-40.103m2
>40.103m2
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Simulation ville réaliste :4 modèles imbriqués
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 »
modèle 1 ; résolution horizontale : 6km
modèle 4 ; résolution horizontale : 250m
modèle 3 ; résolution horizontale : 1km
modèle 2 ; résolution horizontale : 2km
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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
Simulation ville réaliste :Caractéristiques de la simulation
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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 chaleur latente (W.m2)
Flux de stockage (W.m2)
Merci de votre attentionMerci de votre attention