EPFL: de l’influence du bâti sur la météo en milieu urbain
(Keystone-ATS) Un modèle mathématique développé à l’EPFL permet de calculer rapidement l’influence du bâti sur la météo en milieu urbain. Météorologue, climatologues et techniciens du bâtiment pourraient s’en servir.
En ville, l’agencement des bâtiments, leur forme et la chaleur qu’ils dégagent ont un impact sur la météo. Le calcul de ces phénomènes complexes a plusieurs avantages: il permet aux météorologues d’améliorer leurs prévisions en milieu urbain et aux ingénieurs d’adapter la consommation énergétique des bâtiments, indique l’Ecole polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL) dans un communiqué.
Les modèles mathématiques mesurant ces phénomènes sont toutefois lourds, chronophages et coûteux. Au Laboratoire d’énergie solaire et physique du bâtiment de l’EPFL (LESO-PB), Dasaraden Mauree, post-doctorant, a relevé le pari de simplifier ce calcul pour le rendre plus facile d’usage.
En se basant sur la ville de Bâle, les résultats et les tendances qu’il a obtenus se sont révélés proches de ce qu’il a observé sur un modèle théorique et sur un modèle plus élaboré de calcul, nommé LES. L’étude, dont il est le premier auteur, a paru dans la revue Frontiers in Earth Science.
“Actuellement, les bâtiments sont souvent construits sans tenir compte de la singularité des phénomènes météo propres à la ville ou de l’influence des bâtiments qui les entourent. Notre objectif visait à développer un outil qui réunisse les modèles de prévisions météorologiques actuels et ceux mesurant l’impact des dépenses énergétiques des bâtiments”, résume M. Mauree, cité dans le communiqué.
Bâtiment-type bâlois
Concrètement, le chercheur a décidé de modéliser un seul groupe de bâtiments représentatifs de la ville de Bâle et non toute la Cité rhénane. Ceci implique de calculer la densité du quartier présélectionné et la moyenne de la hauteur, de la longueur et de la profondeur de ses bâtiments pour obtenir un bâtiment-type.
Le chercheur a ensuite découpé son prototype en “briques”, que l’on peut apparenter à des étages. Il a ensuite décidé de les représenter sur une colonne, empilées comme des pièces de Lego: “Ce découpage est essentiel pour comprendre les phénomènes météorologiques en milieu urbain, car ceux-ci varient à chaque hauteur de bâtiment”, explique Dasaraden Mauree.
Une fois le découpage effectué, le chercheur a ajouté à son modèle mathématique des données météorologiques récoltées à Bâle (vent, température, humidité). L’algorithme obtenu lui a permis d’effectuer une estimation précise des phénomènes en jeu pour chacune des “briques” du quartier.
Aide aux ingénieurs
Une telle base permettra ainsi à un ingénieur d’adapter la consommation énergétique d’une façade de bâtiment à chacun de ses étages. “Au rez-de-chaussée, nous pouvons avoir peu de vent mais de l’humidité, s’il y a de la végétation, par exemple. En revanche, on aura plus de pertes énergétiques tout en haut de la colonne, car les vents sont plus forts à cette hauteur”, note le spécialiste.
Par ailleurs, les jours de forte chaleur, les mouvements de convection turbulents peuvent être plus forts près du sol ou de la surface des bâtiments, en raison de leur réchauffement. Ces mouvements impliquent que l’air chaud, moins dense, montera et que l’air froid, plus dense, descendra. Autre exemple: la conception énergétique d’un bâtiment devra tenir compte du faible ensoleillement d’une ville très dense.
Ce modèle pourra donc servir aux météorologues, mais aussi dans le domaine de la technique du bâtiment. “Un fabricant de stores s’est déjà montré intéressé par notre travail, car il permet d’obtenir une bonne mesure du vent proche des façades”, explique le post-doctorant.
Le modèle donne également une description précise de ce qui se passe au niveau du sol. Il pourrait donc intéresser les climatologues occupés à modéliser des phénomènes météo à large échelle, car les mesures qu’ils utilisent n’offrent actuellement pas ce niveau de précision.
Plate-forme en libre accès
Outre deux publications complémentaires sur le sujet prévues cette année, le chercheur a comme ambition de développer une plate-forme en libre accès permettant à toute personne intéressée d’entrer sur un logiciel des données simples liées à un quartier pour obtenir de meilleures représentations du vent et de l’effet des bâtiments sur la météo dans un espace donné.
Le scientifique prévoit également de coupler à son algorithme un autre modèle développé à l’EPFL, CitySim, pour améliorer le calcul des dépenses énergétiques des bâtiments et du confort thermique extérieur.
