Dans un scénario mondial de croissance démographique, d’urbanisation accrue, de forte pression sur les ressources en eau et d’augmentation de la fréquence des températures extrêmes, les hot spots urbains seront plus prononcés, plus difficiles à combattre et leurs effets délétères toucheront une population de plus en plus large. Ces constats appellent des initiatives visant à construire des villes plus résilientes en s’appuyant sur l’analyse et la valorisation des ressources en eau locales de toutes qualités présentes en abondance en milieu urbain. L’objectif de cette thèse est d’évaluer la capacité de la végétation à diminuer les risques liés aux îlots de chaleur urbains et ainsi à améliorer la qualité de vie de la population en s’appuyant sur l’écosystème urbain. À cette fin, on se propose de modéliser le bilan énergétique existant d’un ensemble substrat-végétal en interaction avec la circulation d’air environnante. L’idée est d’identifier le sens, la géométrie, la temporalité et l’importance relative des flux de chaleur (conduction, convection, rayonnement et changement de phase) à l’œuvre dans le système. Nous chercherons à quantifier cet effet d’atténuation des températures urbaines, en fonction de la forme de végétation et du régime d’alimentation hydrique auquel elle est soumise. L’objectif est d’aller vers une optimisation des performances de la végétation pour contribuer à construire des villes plus agréables à vivre et pérennes.

©ADEME, 2021

Outre la production et l’analyse de données micro-climatique et agronomique à partir d’une structure végétalisée modèle installée en conditions réelles, il sera proposé une modélisation des phénomènes en jeu. L’objectif de la thèse est de développer une approche systémique et produire un modèle intégré permettant de coupler le fonctionnement et la croissance des plantes avec les phénomènes aérauliques et thermodynamiques en jeu. Un tel outil permettra d’aider à la prise de décision en matière de choix de végétalisation des villes suivant diverses contraintes hydraulique, thermique, énergétique et esthétique. Ce modèle qui travaillera à l’échelle du mètre pourra ensuite être couplé à des modèles météorologiques adaptés aux villes ou de modèles d’échange thermique des bâtiments.

Mots clés : Végétation urbaine, Simulation Numérique, Computational Fluid Dynamic, Modèle deCulture, Villes Intelligentes