Modélisation du bilan radiatif et d’énergie d’un canyon urbain à Strasbourg - Ecole Nationale du Génie de l'Eau et de l'Environnement de Strasbourg Accéder directement au contenu
Article Dans Une Revue Climatologie Année : 2006

Radiation and energy balance simulation of an urban canyon at Strasbourg city

Modélisation du bilan radiatif et d’énergie d’un canyon urbain à Strasbourg

Résumé

Into a complex environment, like an urban area, the microclimate is essentially driven by the local energy exchanges. These exchanges happen by radiation (in the solar or infrared wavelength domain), under the form of soil heat flux (conduction) or by convection (sensible heat flux) or evapotranspiration. This article presents the LASER/F model designed to simulate the energy exchanges into this type of environment. The two first chapters of the article describe the simulation and how the geometry and the materials are taken into account in the model. In the third and fourth parts, the problems with the radiation exchanges are described. They are slightly different with regard to the considered wavelength. The solar radiation needs to know the exact position of the sun at each time step, and the atmosphere must be considered as an anisotropic source of diffuse radiation. The mask effect, the multiple reflections on the objects, or the transparency can also have an importance. The infrared radiation algorithms looks like the solar, except the anisotropy of the sky. For the infrared, the most important difficulty is to obtain realistic surface temperatures. This condition can only be satisfied with the simulation of the other energy balance fluxes evoked in the lasts two parts of the article. This simulation model is judge against a data set acquired during the RECLUS experimental campaign that took place at Strasbourg during summer 2002. When possible, the simulations results are compared to the data field. It appears that this physical based model gives good results for the radiation domain (short and long wavelengths).
Dans un environnement complexe, comme une zone urbaine, le microclimat est essentiellement gouverné par les échanges d’énergie locaux. Ces échanges se font sous forme de rayonnement (dans le domaine des courtes longueurs d’onde et de l’infrarouge essentiellement) ou sous forme de flux de chaleur dans le sol (conduction) ou encore par convection (flux de chaleur sensible) ou évapotranspiration. Cet article présente le modèle LASER/F qui a été mis au point pour simuler les échanges d’énergie dans ces environnements. Les deux premières parties de l’article décrivent les conditions de la simulation, et la façon dont la géométrie et les matériaux sont représentés dans le modèle. Dans les troisièmes et quatrièmes parties, les problèmes liés aux échanges radiatifs sont abordés. Ceux-ci sont légèrement différents en fonction de la longueur d’onde et de la composante considérée. Ainsi le rayonnement solaire nécessite de connaître la position précise du soleil à chaque instant, et l’atmosphère doit être considérée comme une source non isotrope de rayonnement diffus. Les effets de masque, les réflexions multiples sur les objets ou les transparences peuvent aussi intervenir. Les algorithmes radiatifs de l’infrarouge s’inspirent de ceux qui ont été mis au point pour le solaire, avec l’anisotropie du ciel en moins. La principale difficulté pour l’infrarouge est l’obtention de températures de surface réalistes. Cette condition ne peut être satisfaite sans modéliser les autres flux du bilan d’énergie qui sont évoqués dans les deux dernières parties. Ce modèle a été confronté à un jeu de données acquis lors de la campagne expérimentale RECLUS qui s’est déroulée à Strasbourg durant l’été 2002. Ainsi, lorsque cela est possible, les résultats des simulations sont comparés aux mesures de terrain. Ce modèle à base physique donne de très bons résultats dans le domaine radiatif (en courte et grande longueur d’onde).
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Dates et versions

hal-03926481 , version 1 (06-01-2023)

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Citer

Pierre Kastendeuch, Georges Najjar, Nicolas Ringenbach. Modélisation du bilan radiatif et d’énergie d’un canyon urbain à Strasbourg. Climatologie, 2006, 3, pp.25-42. ⟨10.4267/climatologie.677⟩. ⟨hal-03926481⟩
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