Modélisation de l’îlot de chaleur urbain à Strasbourg

Les modèles météorologiques qui travaillent à méso-échelle intègrent de nouveaux schémas de surface qui ont été spécialement conçus pour simuler le comportement des villes. Ces schémas les rendent en principe aptes à simuler spécifiquement les contraintes qu’exerce la ville sur les basses couches de l’atmosphère. Lorsqu’ils sont activés, ils permettent d’étudier le comportement de la couche limite urbaine ou les interactions qui existent entre la ville et la campagne. Cependant, avant d’accorder une confiance aveugle à ces modèles, il est indispensable d’en vérifier les aptitudes. C’est pourquoi, dans un premier temps, il est nécessaire de faire la simulation d’un cas réel pour lequel on dispose de données observées servant à valider la simulation. L’objectif de cet article consiste à présenter un certain nombre d’analyses qui ont été réalisées à partir d’une simulation dont les résultats ont été validés et vérifiés par une confrontation avec des données de terrain. Cette simulation concerne l’agglomération de Strasbourg (450 000 habitants) et a pour objectif d’en reproduire l’îlot de chaleur urbain. Elle a été effectuée à l’aide de la version standard du modèle Méso-NH, qui est un modèle qui appartient conjointement à Météo-France et au Laboratoire d’Aérologie de l’Université Paul Sabatier de Toulouse. La simulation a été réalisée pour des journées anticycloniques d’été pour lesquelles les conditions météorologiques sont favorables à l’apparition du phénomène : à savoir un ensoleillement maximum et des vitesses de vent faibles. La simulation se prolonge sur 5 jours, du 13 au 17 août 2002. Le 13 août est encore un peu perturbé et est marqué par des passages nuageux. C’est une journée d’initialisation et de mise à l’équilibre des champs du modèle. La procédure de simulation consiste à initialiser les champs du modèle et à les contraindre périodiquement aux limites (toutes les 6h) grâce aux réanalyses du centre de prévision européen (CEPMMT), et ceci afin d’en limiter la dérive. La qualité de la simulation a été vérifiée à l’aide de données qui ont été acquises en 2002 lors d’une campagne de mesures réalisée dans le cadre d’un projet de recherche appelé Rayonnement Energie dans la Couche Limite Urbaine à Strasbourg (RECLUS). Les résultats ont été comparés aux mesures pour un certain nombre de variables fondamentales et dans l’ensemble, force est de constater que pour la plupart des paramètres analysés, les résultats obtenus sont très cohérents. Par conséquent, il est possible de se baser sur cette simulation pour réaliser des investigations que ne permettent pas (ou difficilement) les réseaux de mesures (comme par exemple l’obtention d’informations spatialisées). Après une journée de simulation, lorsque le beau temps s’installe vraiment (i.e. le 14 août), l’îlot de chaleur apparaît systématiquement les nuits sur Strasbourg. La simulation est alors utilisée pour réaliser une analyse fine des processus et de leurs conséquences sur l’atmosphère urbaine. En conclusion, cette étude confirme l’utilité de ces modélisations du climat urbain qui sont maintenant suffisamment fiables pour devenir indispensables en recherche fondamentale (pour mettre en évidence les mécanismes), mais aussi en recherche appliquée (dans la perspective de l’aménagement urbain)