Pavement-Watering in Cities for Urban Heat Island Mitigation and Climate Change Adaptation : A Study of its Cooling Effects and Water Consumption in Paris

• Auteur / Autrice : Martin Hendel
• Direction : Laurent Royon, Youssef Diab
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Matière condensée et interfaces
• Date : Soutenance en 2015
• Etablissement(s) : Sorbonne Paris Cité
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Physique en Île-de-France (Paris2014-....)
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université Paris Diderot - Paris 7 (1970-2019)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Eau -- Politique publique

Génie urbain

Îlot thermique urbain

Prévention

Vagues de chaleur

Changements climatiques

Mots clés libres

Arrosage urbain

Rafraichissement urbain

Résumé

Ce manuscrit s'intéresse à l'arrosage urbain en tant que stratégie de rafraîchissement pour les villes souhaitant réduire l'intensité de leur îlot de chaleur urbain (ICU) et/ou en tant qu'outil d'adaptation aux canicules, amenées à devenir plus fréquentes et intenses en raison du changement climatique. Cette recherche s'appuie sur une expérimentation d'arrosage réalisée à Paris (France) sur deux sites pendant les étés 2013 et 2014. D'abord, une méthode d'analyse a été mise au point afin de déterminer les effets micro-climatiques de l'arrosage sur le terrain. La température de l'air, l'humidité relative et la température moyenne de rayonnement ont été examinées ainsi que le confort thermique du piéton grâce au Universal Thermal Climate Index et le pouvoir d'atténuation de l'ICU. Ensuite, les effets thermiques ont été quantifiés, comprenant les effets sur la température de surface ainsi que le flux de chaleur et la température à 5 cm de profondeur. Enfin, la consommation d'eau de l'arrosage a été estimée à partir d'une relation linéaire trouvée entre le flux de chaleur à 5 cm de profondeur et le rayonnement solaire incident pendant la période d'ensoleillement direct. Par ailleurs, des améliorations de la méthode d'arrosage ont été déterminées et discutées. Les analyses conduites ici fournissent des informations essentielles pour les décideurs intéressé! par l'arrosage urbain comme volet de leur stratégie de réduction des ICUs et/ou d'adaptation aux canicules. Les recherches à venir devraient s'orienter sur l'impact d'autres matériaux et configurations urbaines sur l'arrosage ainsi que les effets cumulés atteints lorsqu'un quartier entier est arrosé plutôt qu'une portion de rue. Certaines modifications de la méthode méritent également d'être étudiées.

This dissertation examines pavement-watering as a cooling strategy for cities seeking to reduce the intensity of their urban heat island (UHI) and/or as an adaptation tool against increasing heat wave frequency and intensity resulting from climate change. This research is based on measurements obtained from a field experiment of pavement-watering conducted at two sites ir Paris, France over the summers of 2013 and 2014. First, an analysis method was developed to determine the method's microclimatic effects in the field. Air temperature, relative humidity and mean radiant temperature effects were investigatec as well as pedestrian thermal comfort using the Universal Thermal Climate Index and UHI-mitigation. Second, the thermal effects of pavement-watering were determined, including surface temperature as well as pavement heat flux and temperature 5 cm deep. Finally, the water footprint of pavement-watering was determined based on a linear relationship found between pavement heat flux and solar irradiance. In addition, possible improvements for the watering method were determined and discussed. The research provides useful information for decision-makers considering pavement-watering as part of their heat-wave adaptation and/or UHI-mitigation strategy. Future work should focus on the effects of different materials and street configurations on pavement-watering cooling as well as cumulative effects arising from watering large areas rather than a single street portion. Certain methodological aspects also require further investigation and may be improved.