Une simulation des interactions ville-atmosphère à différentes échelles : application sur Strasbourg

A procedure to simulate the town-atmosphere interactions at multiple scales: application on Strasbourg

Laboratoire Icube (UMR 7357) – Université de Strasbourg, 300 bd Sébastien Brant, CS 10413, F-67412 Illkirch Cedex – France

^* kasten@unistra.fr

Résumé

Plusieurs modèles météorologiques ont été utilisés pour simuler les interactions ville-atmosphère à différentes échelles. Cette chaîne de simulation implique l’utilisation de réanalyses globales d’une résolution de 16 km comme données de forçage météorologique. Ce forçage est utilisé pour contraindre un modèle de méso-échelle qui permet d’atteindre une résolution de 250 m sur la ville grâce à la technique du grid-nesting. Finalement les champs du modèle à 250 m ont été utilisés comme forçage météorologique pour un modèle de simulation de canopée urbaine en 3D qui fonctionne avec une résolution de quelques mètres. Les outils utilisés pour atteindre cet objectif sont : les réanalyses du CEPMMT, le modèle Méso-NH & SURFEX (de Météo-France et du Laboratoire d’Aérologie) et le modèle de canopée urbaine LASER/F (Icube). Une simulation a été réalisée sur Strasbourg pour tester cette chaîne sur une période qui va du 13 au 17 août 2002. Les validations montrent que les processus de surface et atmosphériques simulés par Méso-NH & SURFEX pour la résolution de 250 m sont en accord avec les mesures de terrain. Pour s’assurer que le modèle de canopée urbaine en 3D s’intègre bien dans la chaîne de simulation, ses résultats sont comparés à ceux de SURFEX pour un quartier. Les analyses montrent que les résultats obtenus par ce modèle sont en accord avec ceux de SURFEX. L’introduction de la géométrie réelle du quartier en 3D permet même un gain appréciable pour certaines variables. Vu la cohérence des résultats obtenus, l’adjonction du modèle de canopée urbaine se justifie dans cette chaîne. Et ceci d’autant plus que ce type de modèle permet l’accès à de nouvelles informations avec un haut niveau de détails.

Abstract

Several meteorological models are used in this article to achieve the simulation of city-atmosphere interactions down to a resolution of a few meters. The simulation sequence involves the use of information obtained at global scale to force a mesoscale model. The mesoscale model gives in turn the forcing for a local urban canopy model. The three tools used in the study are the global reanalysis of the CEPMMT, the mesoscale system Meso-NH & SURFEX (Météo-France and Laboratoire d’Aérologie) and the urban canopy scheme LASER/F (Icube). A simulation has been done on Strasbourg for a period from August 13 to 17, 2002. Due to the grid-nesting technique, the Meso-NH & SURFEX simulation reaches a resolution of 250 m over the city. Validations have shown that atmospheric and surface processes simulated at this stage were in agreement with the field measurements. To go a step further towards the high resolution and to increase the accuracy of the results, an additional simulation level was added to the mesoscale simulation to focus on a neighborhood. Analyses show that the results obtained by this model are of the same quality as those of SURFEX. The introduction of the actual geometry of the area in 3D allows a significant gain for some variables. Given the consistency of the results, we can consider that this new level of simulation fits perfectly with the other models, and provides a good level of quality. The use of high resolution models like LASER/F is justified, especially as they allow access to new types of more detailed information.