Climat urbain - Surveillance météorologique en temps réel
Surveillance du climat urbain moderne pour les villes intelligentes
"Les villes devraient être construites à la campagne ; l'air est meilleur". - Henry Monnier (1799 -1877)
Les gens reconnaissaient déjà les différences de qualité de l'air entre la ville et sa région environnante au XIXe siècle. La ville a un climat différent, dit climat urbain, qui est différent de la région environnante en ce qui concerne les différentes variables météorologiques. Aujourd'hui, les différences climatiques entre la ville et la région environnante augmentent encore à cause du changement climatique.
Le nouveau système de surveillance du climat urbain de meteoblue permet aux villes, en moins d'un an, de développer une infrastructure abordable pour mesurer, prévoir et modéliser avec précision le climat de leur ville, créant une base de données avancée avec d'informations pertinentes à leur population, leurs décideurs et planificateurs.
Le système a été testé en Suisse pendant toute une saison et a évolué rapidement en 2020 en collaboration avec des universités et d'autres villes partenaires.
Les villes suisses Bâle et Zurich ont déjà mis en place leur système climatique urbain :
Ce projet a reçu un financement du "Horizon 2020 Research and Innovation Programme" de l'Union européenne dans le cadre de la convention de subvention 101004112.
Nos villes avec des cartes de chaleur
Pourquoi est-il important de surveiller le climat urbain ? Quels sont les avantages pour les villes ?
Plus de moitié de la population mondiale habite dans les zones urbaines aujourd'hui, et la proportion continue à augmenter. Plus des gents vivant dans les villes nécessite aussi plus d'espace de vie et des infrastructures plus étendues. Avec l'augmentation de la densité des infrastructures, de nouvelles hausses de température sont probables ou nécessitent des mesures de compensation, même dans les villes où ce n'est pas encore nécessaire. Une surveillance étendue du climat urbain est la base d'une amélioration significative de la qualité de vie par l'évaluation de mesures urbaines appropriées. Les entreprises municipales peuvent améliorer leur efficacité (gestion du trafic, des routes et de la construction, budgets d'eau, etc.) si elles ont accès à des mesures rapprochées (température, précipitations, etc.) dans la ville. Les organisateurs, les planificateurs et les compagnies d'assurance peuvent bénéficier d'une meilleure évaluation des risques liés à la chaleur, aux précipitations, au vent et à d'autres facteurs.
Le changement climatique est réel - il est maintenant temps d'agir. Le système meteoblue City Climate de surveillance du climat urbain permet aux villes de traiter :
Gestion des canicules
Îlots de chaleur urbains
Alertes aux inondations et à la grêle
Pollution de l'air
Scénarios de changement climatique
Scénarios d'urbanisme
Suivi en temps réel
Fonctionnalités
Haute précision
Des vérifications intensives de notre modèle de climat urbain montrent une erreur de modèle inférieure à 1°C pour l'interpolation de la grille de température. Notre prévision de la température de l'air sur 24 heures a une précision de 1,2°C, ce qui permet d'obtenir les données les plus précises possibles.
Haute résolution
Nos modèles de climat urbain ont une résolution horizontale de 10 mètres et résolvent toute la variabilité à micro-échelle des champs de température de l'air et de vitesse du vent, amenant le temps à chaque pas de porte.
Intelligence artificielle
Le service meteoblue City Climate combine des mesures météorologiques in-situ avec des données satellitaires et des modèles de prévisions numériques, en utilisant l'intelligence artificielle, pour produire les données les plus précises avec le minimum de capteurs de la manière la plus économique.
Multiples variables météorologiques
Nous offrons des mesures de variables météorologiques diverses (température de l'air, humidité relative, précipitations, etc.) et fournissons des modèles de la vitesse et de la direction du vent à une très haute résolution spatiale, pour un éventail d'applications de plus en plus large.
De l'histoire à la prévision sans accroc
Nous proposons des données historiques, des mises à jour en temps réel et des prévisions sur 7 jours pour n'importe quel endroit d'une ville. En outre, nous utilisons des projections climatiques pour estimer la température de l'air et les précipitations pour différents horizons de temps futurs (p.e. 2050) en utilisant différents scénarios d'émissions.
Interfaces multiples
Nos produits sont disponibles via API, serveur FTP, web et APP, ce qui vous donne un accès plug-and-play facile à toutes les applications possibles.
Approche "Plug&Play" pour les villes modernes
Réseau de mesure moderne à haute résolution
La première étape du développement d'un système climatique urbain est l'installation d'un réseau de capteurs météorologiques (température de l'air, humidité relative, précipitations, etc.) modernes au sein de la ville. Plusieurs outils ont été développés pour évaluer le meilleur emplacement dans la ville et les environs pour l'installation. Une fois les capteurs installés, les données météorologiques peuvent être reçues toutes les 15 minutes sans délai via API, web, FTP ou App. Les données météorologiques font ensuite l'objet d'un contrôle de qualité et sont corrigées, par exemple, des erreurs dues aux radiations. Le réseau de capteurs constituera la base d'une approche fiable et précise du climat urbain.
Cartes des zones climatiques urbaines pour n'importe quelle ville du monde
meteoblue fournit une carte statique des zones climatiques urbaines pour n'importe quelle ville du monde. La carte est générée à partir d'images satellites avec une résolution horizontale de 10 mètres. Les zones climatiques locales sont utilisées pour définir les emplacements de mesure, pour l'analyse statistique et l'amélioration et la validation des modèles.
Modélisation à petite échelle des variables météorologiques
meteoblue calcule des champs météorologiques à petite échelle pour la ville avec une résolution horizontale de 10 mètres pour chaque pas de temps de mesure (15 minutes). Avec les modèles du climat urbains de meteoblue, les emplacements entre 2 mesures sont interpolés avec des techniques spéciales tenant compte des données des satellites, des modèles numériques de surface et d'élévation. La température de l'air, la précipitation, la vitesse et la direction du vent sont calculées pour n'importe quel endroit dans la ville, amenant le temps à chaque pas de porte. En se basant sur le champ de température de l'air à petite échelle, des îlots de chaleur urbains sont détectés ainsi que des apports de froid. En outre, des alertes d'inondation et de grêle peuvent être proposées pour la ville, sur la base de données de précipitations à haute résolution. La distribution de la pollution de l'air est évaluée en combinant les sources locales de pollution de l'air avec un champ de vent tridimensionnel entièrement automatisé.
Ce projet a reçu un financement du "Horizon 2020 Research and Innovation Programme" de l'Union européenne dans le cadre de la convention de subvention 101094070.
Puissance de calcul élevée du cluster HPC de meteoblue
meteoblue calcule des modèles de climat urbain avec une résolution horizontale très fine jusqu'à 0.5 m (voir le facteur de vue du ciel à coté). Le Sky View Factor (facteur de vue du ciel) exprime la proportion du ciel visible d'un point sur une surface. Les canyons des rues ou les zones couvertes par des arbres ont un faible Sky View Factor, au contraire des endroits ouverts ou des toits des bâtiments avec un facteur élevé. Ces modèles nécessitent une énorme puissance de calcul. Les données historiques, les prévisions immédiates, les prévisions sur sept jours ainsi que les projections climatiques sont calculées pour tout les points de la ville et stockées sur le cluster meteoblue.
Haute précision des modèles climatiques des villes
Nos modèles de climat urbain sont plus précises que 1°C pour la technique d'interpolation spatiale, avec une erreur décroissante en utilisant plus de stations. Nous pouvons aussi calculer le nombre de stations nécessaires pour obtenir la précision souhaitée des données. Pour nos prévisions sur 24 heures, une précision de 1,2 °C pour la température de l'air est attendue.
Q&A
Qu'est-ce que le climat urbain ?
Le « Climat urbain » (City climate) est défini comme « un climat local qui diffère de celui des zones rurales voisines, en raison du développement urbain ». Cela signifie que la température de l'air, les précipitations, la vitesse du vent, la concentration de polluants atmosphériques, et le bruit diffèrent souvent des zones environnantes. Les différences de température de l'air entre la villes et les zones environnantes peuvent atteindre jusqu'à 10°C. Les effets des villes sur l'intensité des précipitations et les flux de vent sont également documentés.
Pourquoi les villes se réchauffent-elles plus mais ne se refroidissent-elles pas autant ?
Les villes sont caractérisées par une forte densité de population et une étanchéité des surfaces. Cela entraîne une augmentation des températures de l'air et une réduction de la vitesse du vent. Les bâtiments et les rues stockent l'énergie du rayonnement solaire et la restituent sous forme de chaleur pendant la nuit. La vitesse du vent et donc la ventilation de la ville sont souvent réduites par les bâtiments. En outre, la végétation comme les arbres urbains ou les espaces verts, qui fournissent de l'ombre et un refroidissement par évaporation, est plus rare ou absente.
Quelles sont les conséquences ?
Les canicules touchent particulièrement les personnes âgées et les malades, car les maladies cardiovasculaires augmentent le risque de décès pendant la chaleur. La hausse des températures augmente aussi le nombre de fortes précipitations dans les villes et provoque des inondations, qui sont suivant plus graves dans les villes : Les surfaces de la ville, pour la plupart étanches, augmentent le ruissellement et empêchent la percolation des eaux de pluie dans le sol. Le réseau d'égouts n'offre qu'un tampon limité pour l'eau de pluie et peut déborder dans des cas extrêmes. L'apparition de fortes précipitations et de grêle pourrait être potentiellement demander plus des services par les compagnies d'assurance, en raison de l'énorme potentiel de dommages que représentent les fortes précipitations dans la ville.
Comment mieux prévoir le climat de la ville et ses effets ?
Afin de mieux quantifier le climat dans la ville, la première étape consiste à installer un réseau moderne de capteurs dans des endroits appropriés de la ville, afin de mesurer et de stocker des données horaires pour la température de l'air, les précipitations et d'autres variables. À base de ces données, des modèles climatiques spéciaux de la ville comblent les lacunes de la grille de mesure et génèrent un système d'information climatique complet pour la ville. Ce système peut ensuite produire des cartes et des évaluations des risques, ainsi que des prévisions, des avertissements et des scénarios de planification. Le système peut être utilisé pour informer la population, aider les décideurs et élaborer des plans pour un meilleur climat urbain.
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