Simulation de l'îlot de chaleur urbain sur Strasbourg

Pierre KastendeuchGeorges Najjar

Université de Strasbourg, LSIIT/TRIO, UMR 7005 CNRS

Conditions météo.:- Situation de beau temps anticyclonique d’été(ensoleillement max., vent faible)

Configuration:- 3 modèles emboîtés: 10 km, 2 km et 250m- Résolution verticale des mailles de 20m à la base pour67 niveaux- Pas de temps: 12, 6 et 2 s- Durée: série continue de 5 journées- Initialisation et couplage (toutes les 6h) par fichiers NCEP- Schéma de surface ISBA et TEB en version standard (flux anthropiques en ville nuls)- Occupation du sol issue du fichier ecoclimats-V2- Paramètres urbains: bâtiments de 30m de haut, 10% de végétation

Validations:- Données expérimentales acquises en 2002 au coursd’une campagne de mesures (projet RECLUS)- 3 types de validations possibles:canyon, quartier (mâts), ville (réseau fixe)

Résultats:- Très bons dans l’ensemble, aussi bien en surfaceque dans les basses couches et pour divers paramètres

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

00h 12h 00h 12h 00h 12h 00h 12h 00h 12h 00h

Heures TU

W m

-2

Global Global_mes IRA IRA_mes

Domaine radiatif

0

5

10

15

20

25

30

00h 12h 00h 12h 00h 12h 00h 12h 00h 12h 00h

Heures TU°C

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

hP

a

T2 T_mes e e_mes

12

14

16

18

20

22

24

26

28

00h 12h 00h 12h 00h 12h 00h 12h 00h 12h 00h

Heures TU

°C

T_SIM T_PEGE

Températureet pression partiellede vapeur d’eau à 2m en ville

Températureau premier niveau du modèleen ville

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

00h 12h 00h 12h 00h 12h 00h 12h 00h 12h 00h

Heures TU

m2 s-2

Simulation PEGE

-1

0

1

2

3

4

5

6

00h 12h 00h 12h 00h 12h 00h 12h 00h 12h 00h

Heures TU

°C

Delta_T Delta_T mes

Delta T, ville-campagne(Strasbourg-Entzheim)

TKEau premier niveau du modèleen ville

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

4.5

00h 12h 00h 12h 00h 12h 00h 12h 00h 12h 00h

Heures TUm

s-1

V V_mes

0

50

100

150

200

250

300

350

400

00h 12h 00h 12h 00h 12h 00h 12h 00h 12h 00h

Heures TU

Deg

ré

Dir Dir_mes

Vitesse du ventau premier niveau du modèleen ville

Direction du vent au premier niveau du modèleen ville

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

10000

285 295 305 315 325 335

Température potentielle (K)

Hau

teu

r (m

)

Mesure Modèle

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

10000

290 300 310 320 330

Température potentielle (K)

Hau

teu

r (m

)

Mesure Modèle

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

10000

290 300 310 320 330

Température potentielle (K)

Hau

teu

r (m

)

Mesure Modèle

Profils verticaux de températurespotentielles au 14 août 2002à Freistett (Allemagne)

8h 11h

15h

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

10000

0 0.002 0.004 0.006 0.008 0.01 0.012

Rapport de mélange (kg/kg)

Hau

teu

r (m

)

Mesure Modèle

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

10000

0 0.002 0.004 0.006 0.008 0.01 0.012 0.014

Rapport de mélange (kg/kg)

Hau

teu

r (m

)

Mesure Modèle

Profils verticaux de rapportde mélange au 14 août 2002

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

10000

0 0.002 0.004 0.006 0.008 0.01 0.012

Rapport mélange (kg/kg)

Hau

teu

r (m

)

Mesure Modèle

8h 11h

15h

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

00h 12h 00h 12h 00h 12h 00h 12h 00h 12h 00h

Heures TU

hP

a

Delta_e Delta_e mes

0

5

10

15

20

25

30

00h 12h 00h 12h 00h 12h 00h 12h 00h 12h 00h

Heures TU°C

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

hP

a

T2 T2_mes e e_mes

Température et pression partielleà Hegeney (campagne)

Delta e, ville-campagneStrasbourg-Hegeney

Modèle Site 1 (Hegeney) Site 2 (Entzheim) Site 3 (Strasbourg)

CEPMMT 0.21 0.26 0.27

ARPEGE 0.15 0.11 0.125

Tableau 1. Comparaison des teneurs en eau volumique du sol entre les fichiers issus duCEPMMT et ceux du modèle ARPEGE pour trois sites et pour le 13 août 2002.

-100

0

100

200

300

400

500

600

00h 12h 00h 12h 00h 12h 00h 12h 00h 12h 00h

Heures (TU)

W m

-2

H H_can H_PEGE H_IPG

-250

-200

-150

-100

-50

0

00h 12h 00h 12h 00h 12h 00h 12h 00h 12h 00h

Heures TU

W m

-2BIR BIR1_mes BIR2_mes

Bilan infrarouge en ville

Flux de chaleur sensibleen ville

-200

-100

0

100

200

300

400

500

00h 12h 00h 12h 00h 12h 00h 12h 00h 12h 00h

Heures TU

W m

-2

G G_Can G_PEGE

Flux de chaleur dans le solen ville

6 12 18 24 30 36 42 48 54 60 66 72 78 84 900

100

200

300

400

500

Hau

teu

r (m

)

Delta T (°C)

14 août 15 août 16 août 17 août

6 12 18 0 6 12 18 0 186 12 18 0 6 12

- 2

- 1 . 5

- 1

- 0 . 5

0

0 . 5

1

1 . 5

2

2 . 5

Conclusion:- Grande qualité du modèle et des schémas de surface- Problème d’initialisation lié au contenu en eau du sol- Certains termes du bilan d’énergie diffèrent des mesures- Manque de données de validation :

- des flux à la campagne- au-dessus de la ville