Modélisation des conditions de chaussées hivernales et des effets du trafic routier dans le modèle Town Energy Balance
Colas, Gabriel
Modelling winter road conditions and traffic effects in the Town Energy Balance model
Au niveau du sol, se jouent de multiples interactions physiques entre les conditions atmosphériques et les matériaux qui composentles surfaces terrestres. Certaines conditions rendent favorables l'apparition d'eau à l'état solide sur les sols artificialisés avec un impact direct sur les activités humaines et le climat urbain local. Ainsi, l'objectif de cette thèse est de simuler l'évolution des conditions de surfaces artificialisées lors d'évènements météorologiques froids et leurs interactions avec l'environnement. Quelles sont ces conditions ? Quels processus physiquesdoivent être modélisés pour les représenter ? Et quel intérêt de les simuler ? C'est les questi ons soulevées dans ce manuscrit. Simuler, c'estfournir une représentation de l'objet étudié. Ici, représenter physiquement les conditions de surface artificialisées a plusieurs fonctions : les expliquer par un ensemble de sous-processus, prévoir leurs évolutions et découvrir des interactions physiques entre les variables. La fonction prédictive des simulations des chaussées glacées peut servir pour plusieurs pratiques tel que l'émission d'alertes, la prévention ou l'allocation des ressources. D'un autre côté, en intégrant les nouveaux processus au sein d'un modèle qui représente le climat local en ville, l'ensemble des fonctions évoquées peuvent aider à la compréhension du système dans son ensemble.<br />Techniquement, pour répondre aux objectifs, des processus sont ajoutés au sein du modèle physique de climat urbain Town Energy Balance(TEB). TEB représente et simule les variables physiques en villes, qu'elles soient liées aux surfaces artificialisées (chaussées, bâtiments, toits) ou aux surfaces naturelles (sol nu, végétation basses, arbres) en veillant à garder un compromis entre performance et complexité algorithmique. Les capacités du modèle sont étendues avec le couplage d'un modèle physique de manteau neigeux avec la chaussée, l'ajout d'un réservoir de glace sur la chaussée, la paramétrisation du déneigement et de l'impact du trafic routier. Les études réalisées montrent une amélioration des capacités prédictives du modèle, en particulier la température des surfaces artificialisées, la hauteur de neige, le contenu en glace, l'albédo des villes et le rayonnement solaire ascendant. De plus, les études étayent la compréhension du climat des villes froides tout en redéfinissant les limites, et décèlent les limites prédictives actuelles du modèle. Finalement, ce manuscrit a une triple portée scientifique et technique : unifier les outils de simulation des conditions de chaussées, combler le manque de processus hivernaux dans les modèles de climat urbain pour l'étude du climat urbain des villes en condition froides et ouvrir de nouvelles opportunités pour les utilisateurs du modèle TEB.</p>
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