Axe 2 - Approche expérimentale

Nos questions de recherche portent sur l’ensemble du processus expérimental, de la définition du protocole à la valorisation de la donnée en passant par la préparation de la chaîne d’acquisition et du traitement de la donnée. L’objectif est de réduire ou de quantifier les incertitudes des variables qui sont mesurées dans le cadre de nos études du climat appliquées à la ville. La robustesse de la donnée-terrain ou réalité-terrain est en effet essentielle pour :

  • des recherches fondamentales qui visent à comprendre des processus atmosphériques complexes (Ex. identification et quantification de brises urbaines, identification et détermination de la hauteur de couche limite atmosphérique) ou à valider des modèles physiques numériques du climat couramment utilisés pour juger des évolutions futurs de l’habitabilité des territoires urbanisés,
  • produire des données de qualité exploitables pour diverses applications météorologiques urbaines et notamment pour la prise de décision dans le cadre d’applications recherche-action (ex. politique d’atténuation des températures de l’air via la végétalisation des villes).

Nos réflexions peuvent porter sur chacune des étapes du processus expérimental :

  • définition de la méthodologie : standardisation des protocoles expérimentaux (par exemple pour la mise en place d’un réseau de capteurs dans le but d’observer l’influence de la ville sur l’atmosphère),
  • préparation de la chaîne d’acquisition : caractérisation des erreurs et incertitudes des capteurs et d’acquisition du mesurande,
  • traitement de la donnée : définition de méthodes et indicateurs standards (par exemple sur la quantification du rafraîchissement généré par un espace vert),
  • valorisation de la donnée et de la connaissance relative à celle-ci : participation à l’élaboration de standards pour le partage des données et des métadonnées associées aux mesures.

Nos travaux actuels portent sur les mesures de la températures de l’air sous abris. Ces recherches sont menées en étroite collaboration avec le Service National d’Observation (SNO) Observil auquel de nombreux chercheurs inscrits dans le Réseau Thématique participent.

La température de l’air est en effet cruciale pour l’appréhension du climat urbain mais les erreurs expérimentales, attribuables à l’échauffement des capteurs soumis au rayonnement et à leur manque de ventilation (Figure a), sont souvent du même ordre que les phénomènes étudiés (environ 1°C, soit la différence de température observable entre un parc et son environnement urbain proche). Les abris ventilés utilisés pour protéger les capteurs de température de l’air de la pluie et du rayonnement (Figure b) sont nombreux et ne présentent pas tous les mêmes performances. Plusieurs publications traitent de la qualité des abris mais il n’existe à notre connaissance aucune revue systématique de la littérature et aucun standard les concernant pour des applications urbaines. Quinze membres de notre réseau ont donc engagé depuis 2 années un travail de lecture et de synthèse de la littérature à ce sujet dans le but d’écrire un article scientifique. Des premiers résultats ont été présentés lors de la conférence internationale sur le climat à Rotterdam en juillet 2025. Ce chantier devrait se terminer fin 2025 / début 2026.

Cette synthèse permettra d’identifier les limites de nos connaissances et donc d’entreprendre des travaux expérimentaux ou de simulation numériques permettant de mieux comprendre les interactions entre le capteur de température et l’abri dans lequel il se trouve.

(a) Illustration de l’erreur de mesure de température d’air observée sous un abri ventilé naturellement en fonction de la vitesse du vent et du rayonnement solaire. Source : adapté de Bernard et al. (2019)

(b) Photo d’une intercomparaison d’abris réalisée au sein de l’école Centrale de Nantes