Objectifs
Des enjeux dans différents champs de la recherche
Epidémiologie – La recherche en épidémiologie montre des relations à court terme entre température, pollution atmosphérique et santé, avec des impacts particulièrement élevés en conditions extrêmes de canicule. En ville, l’îlot de chaleur urbain (ou ICU) amplifie les températures élevées, particulièrement la nuit. Mieux comprendre son influence sur la santé est fondamental pour concevoir des politiques d’adaptation efficaces, mais les études épidémiologiques sont encore aujourd’hui limitées par le manque de données pour caractériser l’ICU sur plusieurs années.
Climatologie urbaine – Bien que l’îlot de chaleur urbain soit un phénomène largement étudié, une grande complexité subsiste dans la compréhension de sa variabilité spatio-temporelle, au regard des hétérogénéités paysagères et des propriétés de surface dans et autour de la ville. Le mélange turbulent, initié par la rugosité des surfaces et les contrastes thermiques, modifie la dynamique de la couche limite atmosphérique (ou ABL) et les circulations atmosphériques locales. Les zones urbaines peuvent ainsi influencer certains phénomènes météorologiques et la distribution des polluants atmosphériques. Peu d’études ont étudié ces interactions complexes et la capacité des modèles à simuler ces effets est peu évaluée, un frein important étant le manque d’observations en milieu urbain.
Prévision des conditions environnementales – Une prévision fine des conditions météorologiques et de pollution atmosphérique en ville, et la prise en compte de ces nouvelles connaissances sur l’îlot de chaleur urbain, le confort thermique et la qualité de l’air (ou QA) dans les études épidémiologiques, permettraient d’améliorer les mesures de prévention de santé publique et d’anticiper les impacts des conditions de forte chaleur.
Une démarche pluri- et interdisciplinaire pour répondre à ces enjeux
H2C vise à combler les lacunes actuelles de ces différents champs de recherche et adopte une approche interdisciplinaire dans le but d’améliorer les services climatiques urbains pour soutenir les politiques de prévention de la chaleur et la prise de décision, avec la région Île-de-France comme cadre d’étude.
Pour cela, la démarche de recherche se décline selon trois objectifs scientifiques :
- Mieux comprendre les impacts des zones urbaines sur l’îlot de chaleur urbain, le confort thermique, la météorologie locale et la qualité de l’air
- Renforcer la synergie entre modélisation et observations multi-sources pour l’étude des phénomènes environnementaux, et pour l’estimation de l’exposition infra-urbaine des habitants à la chaleur et aux polluants atmosphériques, et des risques sanitaires associés
- Développer des informations utiles à l’action décisionnelle, en termes d’évaluation de l’îlot de chaleur urbain, de conséquences sur l’exposition à l’extérieur et dans les espaces intérieurs, et de prévention des impacts sur la santé
Méthodologie
H2C s’appuie sur une approche pluri- et interdisciplinaire et combine des outils d’observation, de modélisation, d’analyse et de transfert innovants.
L’étude du climat urbain aux échelle climatologique et évènementielle
Le premier volet est dédié à un état des lieux des connaissances actuelles sur le climat urbain de la région parisienne, et les rétroactions sur la météorologie et la qualité de l’air à l’échelle locale. Il s’appuie sur les observations disponibles et des configurations de modélisation à des résolutions spatiales et temporelles différentes, de l’étude climatologique sur l’Île-de-France (2000-2020) à l’échelle évènementielle sur Paris (notamment en conditions de canicule).
L’évaluation de l’influence de la température et de la pollution de l’air sur la mortalité et la morbidité
Le second volet est consacré à l’étude épidémiologique visant à évaluer l’influence des indicateurs météorologiques et de pollution atmosphérique (issus du premier volet) sur la mortalité et le recours aux soins (passages aux urgences, consultations SOS médecins, hospitalisations), en croisant statistiquement de longues séries de paramètres d’exposition et de données sanitaires à l’échelle de la commune et des arrondissements parisiens.
Le renforcement des systèmes d’observation et analyse croisée de données multi-sources
Le troisième volet vise à développer une base de données d’observation complète, combinant l’acquisition de paramètres météorologiques et de polluants en surface et des profils verticaux (température, humidité, vent) dans la couche limite atmosphérique. Les systèmes d’observation académiques et institutionnels déjà existants (IPSL, Météo France, Airparif) sont renforcer par des mesures long terme et une campagne intensive à l’été 2022, et en explorant l’apport des données d’opportunité. Une analyse croisée de ces données multi-sources permet des études de processus avancées et une évaluation fine des modèles.
Le développement d’un systèmes de prévision à haute résolution pour les villes
Le quatrième volet, sur la base des résultats et données des précédentes étapes, vise le développement d’un prototype de chaîne de modélisation de la prévision urbaine à l’échelle hectométrique sur la région parisienne pour la météorologie, la qualité de l’air, le confort thermique intérieur et l’exposition à la chaleur. En particulier, on cherche à faire le lien entre microclimat extérieur et conditions de confort dans l’espace intérieur, par une modélisation thermo-aéraulique de bâtiments « sensibles aux risques canicules ». Un enjeu important est la conception de produits de prévision multicritères.
Vers un transfert des connaissances et un outil d’information et de décision
A l’issue de ces travaux, un dernier volet vise l’implémentation d’un outil d’information et de prise de décision pour la gestion des risques et la promotion de l’adaptation et de la prévention. Il pourra intervenir à court terme (lors de fortes chaleurs) pour accompagner le plan canicule en aidant à l’allocation de ressources ou à la conception de stratégies d’adaptation locales, et à long terme pour fournir des recommandations pour les documents relatifs à l’urbanisme, la santé et l’environnement.