Simulation de la canicule 2003 à fine échelle

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


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


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)


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


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


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



Comparaison avec les observations : moyenne

Température

PressionHumidité

TempératureTempérature



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 (---)


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 »



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



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


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




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


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


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

Documents

Simulation de la canicule 2003 à fine échelle