Developpement d'un système météorologique multi-échelle pour améliorer la modélisation du climat urbain

Development of a multi-scale meteorological system to improve urban climate modeling

• Auteur / Autrice : Dasaraden Mauree
• Direction : Alain Clappier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la Terre et de l’Univers
• Date : Soutenance le 19/03/2014
• Etablissement(s) : Strasbourg
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des Sciences de la Terre et Environnement (Strasbourg ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire image, ville et environnement (Strasbourg)
• Jury : Président / Présidente : Didier Hauglustaine
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Koen De Ridder, Alberto Martilli

Mots clés

Mots clés contrôlés

Modèles mathématiques

Habitations -- Économies d'énergie

Habitations -- Consommation d'énergie

Microclimat urbain

Mots clés libres

Climat urbain

Météorologie urbaine

Modèle de canopée

Modélisation multi-échelle

Énergie cinétique turbulente

Paramétrisation de la turbulence

Urban climate

Urban meteorology

Canopy model

Multi-scale modeling

Turbulent kinetic energy

Turbulence parameterization

Résumé

Ce travail a consisté à développer un modèle de canopée (CIM), qui pourrait servir d’interface entre des modèles méso-échelles de calcul du climat urbain et des modèles micro-échelles de besoin énergétique du bâtiment. Le développement est présenté en conditions atmosphériques variées, avec et sans obstacles, en s’appuyant sur les théories précédemment proposées. Il a été, par exemple, montré que, pour être en cohérence avec la théorie de similitude de Monin-Obukhov, un terme correctif devait être rajouté au terme de flottabilité de la T.K.E. CIM a aussi été couplé au modèle méso-échelle WRF. Une méthodologie a été proposée pour profiter de leurs avantages respectifs (un plus résolu, l’autre intégrant des termes de transports horizontaux) et pour assurer la cohérence de leurs résultats. Ces derniers ont montré que ce système, en plus d’être plus précis que le modèle WRF à la même résolution, permettait, par l’intermédiaire de CIM, de fournir des profils plus résolus près de la surface.

This study consisted in the development of a canopy model (CIM), which could be use as an interface between meso-scale models used to simulate urban climate and micro-scale models used to evaluate building energy use. The development is based on previously proposed theories and is presented in different atmospheric conditions, with and without obstable. It has been shown, for example, that to be in coherence with the Monin-Obukhov Similarity Theory, that a correction term has to be added to the buoyancy term of the T.K.E. CIM has also been coupled with the meteorological meso-scale model WRF. A methodology was proposed to take advantage of both models (one being more resolved, the other one integrating horizontal transport terms) and to ensure a coherence of the results. Besides being more precise than the WRF model at the same resolution, this system allows, through CIM, to provide high resolved vertical profiles near the surface.