Les scientifiques ont développé une nouvelle façon de représenter les villes du monde dans les modèles mondiaux du climat et du système terrestre (GCM et ESM), offrant une image plus précise de la manière dont les zones urbaines sont affectées par le changement climatique et y contribuent.
L'étude, dirigée par des chercheurs de l'Université de Manchester, introduit une manière plus détaillée de simuler la façon dont les zones urbaines interagissent avec l'atmosphère à l'intérieur de l'un des principaux modèles mondiaux, le modèle communautaire du système terrestre (CESM), que les scientifiques utilisent pour prédire le comportement actuel et futur du climat terrestre.
Jusqu’à présent, ces modèles climatiques et du système terrestre à grande échelle traitaient les villes de manière très simple, les regroupant en quelques catégories génériques, telles que « haute densité » ou « moyenne densité ». Mais les villes diffèrent énormément par leur mélange de bâtiments, de routes, de végétation et d’activités humaines, qui peuvent affecter de manière significative la manière dont la chaleur est stockée, libérée et transférée, avec des répercussions sur les vagues de chaleur, la qualité de l’air et la demande énergétique. Ces facteurs sont souvent négligés dans les prévisions climatiques et les décisions politiques actuelles.
Le nouveau modèle, publié le 12 novembre dans le Journal des avancées dans la modélisation des systèmes terrestresintègre un système de classification urbaine détaillé connu sous le nom de zones climatiques locales (LCZ), qui distingue 10 types d'environnements bâtis, des quartiers compacts de grande hauteur aux quartiers ouverts de faible hauteur. Chaque environnement est défini par la hauteur du bâtiment, la disposition et les matériaux et permet aux chercheurs de simuler de manière beaucoup plus détaillée la façon dont les villes échangent de la chaleur et de l'énergie avec l'atmosphère.
L'auteur principal, le Dr Zhonghua Zheng, co-responsable de la science des données environnementales et de l'IA au Manchester Environmental Research Institute (MERI) et maître de conférences en science des données et analyse environnementale à l'Université de Manchester, a déclaré : « Les villes, qui abritent plus de la moitié de la population mondiale, sont très vulnérables aux impacts du changement climatique, mais elles sont également essentielles aux solutions durables.
« En utilisant l'approche des zones climatiques locales, nous pouvons désormais représenter la véritable diversité des zones urbaines, ce qui est crucial pour faire des prévisions climatiques précises. Améliorer la façon dont nous simulons les villes aidera les chercheurs et les décideurs politiques à mieux comprendre le stress thermique urbain et la consommation d'énergie, et à concevoir des stratégies plus efficaces pour l'avenir. »
Yuan Sun, Ph.D. chercheur à l'Université de Manchester, a ajouté : « L'intégration des LCZ dans les ESM fournit un pont de communication entre la communauté des modèles environnementaux et les acteurs urbains de l'adaptation au climat. »
Des tests effectués sur 20 sites d'observation urbaine dans le monde, notamment en France, en Corée du Sud, au Royaume-Uni et aux Pays-Bas, ont montré que la nouvelle approche basée sur la LCZ a amélioré la précision du modèle dans la simulation des principaux processus thermiques urbains. Il s'agit notamment de la façon dont les surfaces urbaines libèrent de la chaleur dans l'atmosphère (appelée rayonnement ascendant à ondes longues) et de la chaleur générée par l'activité humaine, telle que la climatisation (appelée flux de chaleur anthropique), par rapport au schéma urbain standard.
L'étude a également identifié les domaines dans lesquels les modèles basés sur la LCZ pourraient être affinés pour améliorer encore la précision.
Les expériences de sensibilité ont révélé que la réflectivité des toits a le plus grand impact sur la lumière du soleil et la chaleur dans les villes, tandis que la disposition et la forme des rues et des bâtiments, ainsi que les matériaux du toit, jouent également un rôle clé.
Comprendre ces facteurs dans les zones urbaines pourrait aider à expliquer pourquoi certaines zones deviennent plus chaudes que d’autres et pourrait orienter les futures stratégies de conception urbaine et d’adaptation au climat.
