Mesure et analyse des flux thermo-hydriques en zone urbaine hétérogène (SAP de l'IRSTV)

Measurement and analysis of sensible and latent heat fluxes over heterogeneous urban area (SAP of IRSTV)

• Auteur / Autrice : Insaf Bagga
• Direction : Jean-Michel Rosant
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Dynamique des fluides et des transferts
• Date : Soutenance en 2012
• Etablissement(s) : Ecole centrale de Nantes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur, Géosciences, Architecture (Nantes)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de recherche en hydrodynamique, énergétique et environnement atmosphérique (Nantes)
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Nantes (1962-2021)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Bilan hydrologique

Banlieues

Mots clés libres

Site urbain hétérogène

Résumé

Dans le cadre de l'IRSTV un Secteur Atelier Pluridisciplinaire (SAP) a été mis en place et instrumenté à Nantes depuis 2006. L'objectif est d'assurer le suivi d'une zone périurbaine pendant plusieurs années en mesurant les différents flux qui participent aux bilans hydrique et thermique et d’étudier l’influence de l’hétérogénéité spatiale sur la micro-climatologie. Le dispositif de mesures micro-météorologiques du SAP utilise un mât de 30 m équipé de capteurs pour estimer les flux turbulents de chaleur sensible et latente par la méthode d’Eddy Covariance. Les mesures obtenues depuis le printemps 2008 à novembre 2010 ont été enregistrées, analysées et validées pour alimenter une base de données consistante. L’interprétation des flux mesurés reste complexe à cause de l’hétérogénéité du site. Les zones sources des flux mesurés (footprints) sont localisées par le modèle de Schmid. Une zone de rayon 1km autour du mât a été documentée en termes de couverture des surfaces à partir de la BD-Topo de l’IGN. Les analyses concernent surtout les données de l’année 2009. Les mesures sont comparées aux simulations avec le modèle de sol urbain SM2U. Les indices de performance du modèle concernant les flux turbulents de chaleur sont très satisfaisants. Une approche complémentaire a été proposée en pondérant les flux simulés par les footprints correspondant aux zones sources contribuant à 80% des flux. Cette méthode améliore les indices de performance pour les flux de chaleur sensible ainsi que les flux de vapeur d’eau. Le bilan radiatif, les bilans d’énergie et d’eau sont établis avec SM2U sur le domaine d’étude du SAP en utilisant en entrée les données météorologiques de l’année 2009.

Since 2006 a multi-disciplinary measurement station (Secteur Atelier Pluridisciplinaire, SAP) has been operational in Nantes as part of IRSTV. The objective is to monitor a semi-urban area over a timeframe of multiple years by measuring the fluxes that contribute to the water and energy balances, and by studying the effects of spatial heterogeneity on the micro-climate. Micro-meteorological data at SAP have been collected using a mast of 30m height with sensor packages for estimate the turbulent fluxes of sensible and latent heat by the Eddy Covariance method. The measurements obtained from April 2008 until November 2010 have been analyzed and validated, and stored in a coherent and uniform database. The interpretation of the flux measurements remains difficult due to the heterogeneity of the experimental site. The source regions of the measured flux (footprints) have been localized using the model by Schmid. A zone of 1 km in diameter around the mast was characterized in terms of soil coverage with the database BD-Topo of IGN. The analyses focus mainly on the 2009 data. The measurements have been compared to the simulations by the urban soil model SM2U. The performance indicators of the model for the evaluation of turbulent heat fluxes were very satisfactory. An alternative approach, suggested in this work, consisted of reproducing the SM2U fluxes that represent the source areas accounting for 80% of the fluxes. This alternative method yielded improved performance indicators for the sensible heat flux and the latent heat flux. The radiative, energy and water balances have been determined by SM2U for the SAP domain on the basis the meteorological data of 2009.