Le défi climatique à l’échelle urbaine

Relever le défi climatique impose aujourd’hui aux les Etats de réduire leurs émissions de gaz à effet de serre, mais aussi de prendre des mesures d’adaptation afin d’atténuer les effets néfastes du réchauffement sur la population, l’économie et l’environnement. La question se pose particulièrement à l’échelle de la ville, qui présente une forte sensibilité au changement climatique.

La ville : un système complexe

Parce qu’elle présente une forte concentration des populations et des activités, en évolution et augmentation constantes, la ville constitue un système complexe, en terme de nombre et de diversité des acteurs (ménages, investisseurs, décideurs), d’échanges sociaux et économiques, et d’hétérogénéités physiques. De plus, la forme urbaine crée un microclimat spécifique des villes, caractérisé principalement par l’îlot de chaleur urbain.

Planifier la ville aujourd’hui pour le climat futur

Les constantes de temps propres au changement climatique et à l’évolution des villes obligent à raisonner à l’échelle du siècle pour répondre à la question de la durabilité de la ville.

Pour adapter les villes au climat de la fin du XXIème siècle, il est donc indispensable de commencer dès maintenant à modifier la conception des bâtiments et les stratégies de planification urbaine.

Des données objectives pour les décideurs urbains

Mais jusqu’à présent, il n’y a pas de consensus ni même d’idée claire de ce qui doit être fait, et encore moins comment le faire : Lors des choix d’aménagements urbains, il est pertinent de disposer de données chiffrées et objectives, sur des thèmes transversaux, pour évaluer
à priori des scénarios d’aménagement urbains, en tenant compte du changement climatique.

Un partenariat toulousain multidisciplinaire …
 GAME : Changement climatique et climat urbain (CNRS/Météo France)
 AUAT : Aménagement urbain
 CERFACS : Couplage de modèles
 ENM-CIRED : Expansion urbaine, économie et changement climatique
 GEODE : Télédétection, prospective et ’étalement urbain (CNRS)
 LRA-GRECAU : Morphologie urbaine et systèmes d’indicateurs (ENSA)
 IMT : Incertitudes et fiabilité des modèles (UPS)
 ONERA : Classification des matériaux urbains

… et des organismes associés :
Mairie de Toulouse – ARPE – LISST –
CETE - CONTINENTAL

La démarche scientifique

Les éléments de la plateforme

Des scénarios d’évolution future seront appliqués à l’aire urbaine Toulousaine et serviront à contraindre les modèles numériques de socioéconomie et d’urbanisation, ainsi que des modèles physiques de climat et de bâti. Les impacts calculés par les modèles seront mis sous la forme d’indicateurs.

Les scénarios climatiques

L’objectif est d’extraire, à partir des scénarios climatiques sur l’Europe, des situations météorologiques pertinentes sur la région toulousaine, en adaptant une méthode de descente d’échelle appropriée.

Des scénarios pour Toulouse jusqu’en 2100

Il s’agit de construire des scénarios prospectifs d’évolution, à partir d’une analyse des grandes tendances globales (macro-économiques, démographiques, technologies, etc.) actuelles et futures, et de les traduire à l’échelle de l’agglomération toulousaine.
Le défi scientifique qui consiste à concilier résolution spatiale fine et horizon temporel éloigné est considérable ! La démarche méthodologique envisagée est participative, et repose sur la sélection progressive d’hypothèses de plus en plus générales à mesure que l’horizon temporel est éloigné.

Un modèle socioéconomique d’expansion urbaine …

Le modèle NEDUM, développé au CIRED, est conçu pour reproduire les mécanismes sous-jacents à la dynamique d’un système urbain (transports, logements, taxes, …). Il sera utilisé dans le projet pour créer les projections d’évolution de la ville jusqu’à la fin du XXI siècle en prenant en compte les aspects structurels et les conséquences socio-économiques.

… couplé à un modèle d’occupation des sols

A l’aide d’un tel modèle, on simulera spatialement l’évolution possible de l’étalement urbain.

En articulant les deux modèles, complémentaires en terme d’échelle et de représentation, il devient possible de faire évoluer les projections d’évolution de la ville sous la forme de cartographies.

Les modèles physiques

Pour modéliser l’impact du changement climatique et de l’urbanisation sur le climat local, on mettra en œuvre les modèles de météorologie Méso-NH et d’échanges ville-atmosphère TEB. La forme des quartiers urbains et leur influence sur la consommation énergétique, ainsi que le degré de confort/inconfort seront simulés par un modèle de morphologie urbaine MORPHOLOGIC.

Une plateforme unique de simulation

Afin d’intégrer scénarios et modèles sur une plateforme de simulation unique et conviviale, on utilisera le coupleur PALM développé par le CERFACS, qui permet d’assembler des applications parallèles complexes. Des outils seront également développés pour faciliter l’interprétation des nombreux impacts fournis par les modèles : calcul d’incertitudes, définition d’indicateurs et diagnostics multisectoriels.

4 grandes étapes scientifiques

Des éléments de réponse à des questions concrètes