Simulation de la canicule 2003 à fine échelle

Simulation de la canicule 2003 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

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

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 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

Simulation ville uniforme : Quelques résultats • Comparaison avec les observations : moyenne Température Température Température Pression Humidité

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 (---)

grande couronne petite couronne Paris intra-muros Paris « bords » Simulation ville réaliste :Configuration retenue • Forte collaboration avec l’APUR pour établir une base de données du couvert urbain parisien à la résolution de 250 m • 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

Simulation ville réaliste :Données de l’APUR • Forte collaboration avec l’APUR pour établir une base de données du couvert urbain parisien à la résolution de 250 m 26-40m 40-60m 60-80m 80-100m 100-195m 0-200m2 200-500m2 500-1000m2 1000-20000m2 >20000m2 altitude eau 0-5.103m2 5.103-10.103m2 10.103-15.103m2 15.103-20.103m2 >20.103m2 300-20.103m2 20.103-30.103m2 30.103-40.103m2 40.103-50.103m2 >50.103m2 surface de voirie surface de végétal

Simulation ville réaliste :Données de l’APUR • Forte collaboration avec l’APUR pour établir une base de données du couvert urbain parisien à la résolution de 250 m 0-20.103m2 20.103-40.103m2 40.103-60.103m2 60.103-80.103m2 >80.103m2 0-10m 10-15m 15-25m 25-35m >35m surface des murs hauteur des bâtiments ardoise aucun terrasse tuiles zinc 0-10.103m2 10.103-20.103m2 20.103-30.103m2 30.103-40.103m2 >40.103m2 matériau des toits surface de toits

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 2 ; résolution horizontale : 2km modèle 1 ; résolution horizontale : 6km modèle 4 ; résolution horizontale : 250m modèle 3 ; résolution horizontale : 1km

Simulation ville réaliste :Caractéristiques de la simulation • 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 : 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 stockage (W.m2) Flux de chaleur latente (W.m2)

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