Impact de la végétalisation sur l’îlot de chaleur urbain et la pollution d’ozone : quantification par une approche de modélisation à l’échelle d’un quartier
Auteur / Autrice : | Sonia Le Mentec |
Direction : | Erwan Personne, Denis Flick, Patrick Stella |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Sciences de l'environnement |
Date : | Soutenance le 07/07/2022 |
Etablissement(s) : | université Paris-Saclay |
Ecole(s) doctorale(s) : | École doctorale Agriculture, alimentation, biologie, environnement, santé (Paris ; 2015-....) |
Partenaire(s) de recherche : | référent : AgroParisTech (France ; 2007-....) |
graduate school : Université Paris-Saclay. Graduate School Biosphera (2020-....) | |
Laboratoire : Écologie fonctionnelle et écotoxicologie des agroécosystèmes (2014-....) | |
Jury : | Président / Présidente : Aaron Boone |
Examinateurs / Examinatrices : Isabelle Coll, Nadège Martine Blond, Eric Ceschia | |
Rapporteurs / Rapporteuses : Aaron Boone, Isabelle Coll |
Résumé
Les îlots de chaleur et la pollution atmosphérique sont des phénomènes importants dans les zones urbaines. Le premier se traduit par une exacerbation de la température nocturne estivale et des épisodes de vagues de chaleur en été. Le second consiste en l’augmentation des concentrations en polluants atmosphériques dans la ville. Un polluant a retenu notre attention : l’ozone atmosphérique, polluant surtout présent dans les zones rurales à l’exception des périodes de conditions anticycloniques au printemps et en été où la concentration augmente dans les villes. Du fait que ces phénomènes ont des conséquences néfastes sur la santé, l’environnement et l’économie et que l’urbanisation s’accroit, il est devenu une priorité de trouver des solutions pour les atténuer. Une des solutions existantes est la végétalisation des surfaces urbaines. La végétation permet de rafraichir la ville grâce à son effet d’ombrage et son évapotranspiration et de dépolluer l’air en ozone grâce au dépôt de l’ozone sur les surfaces et au travers des stomates des feuilles. Un défi actuel de la communauté scientifique est de quantifier le bénéfice apporté par la végétation des villes. Ceci passe par le développement d’un outil permettant de décrire l’interconnexion entre le microclimat, l’ozone en ville et la végétation, en intégrant ses processus écophysiologiques, ce qui a été le but de cette thèse. Pour cela, le couplage de deux modèles existants a été réalisé : le modèle de microclimat urbain Town Energy Balance (TEB) et le modèle de transferts sol-végétation-atmosphère Surfatm. L’originalité du travail scientifique proposé est d’avoir inclus le dépôt sec de l’ozone sur les surfaces végétalisées et artificielles. Le modèle couplé a été évalué avec des données mesurées sur un site à Strasbourg (France) pour les flux de chaleur. Les mesures valident le modèle quand la zone étudiée par le modèle et la surface, à l’origine de la masse d’air prise en compte par les capteurs de la station météorologique (empreinte de mesure) correspondent. Dans le cas contraire, cela engendre des écarts mesures/modèle en fonction de l'hétérogénéité des surfaces prises en compte. Des tests ont été réalisés pour comprendre l’impact des surfaces étudiées (sol, végétation, mur…) sur les variables relatives au dépôt d’ozone. Les flux sur la végétation sont plus importants que les flux d’ozone sur les autres surfaces mais la présence de végétation a un impact assez faible avec une diminution de 5.9% de la concentration en ozone dans le canyon. Ce flux varie en fonction du stade de développement et du type de végétation. Choisir une végétation haute et dense comme des arbres, permet une meilleure dépollution de l’ozone atmosphérique du canyon et d’optimiser les flux d’ozone par rapport à végétation basse comme de la pelouse.