# INOGEV

## Innovations pour la gestion durables de l'eau en ville - connaissance et maîtrise de la contamination des eaux pluviales urbaines.

### Rappel des objectifs

Le contexte réglementaire de plus en plus contraignant (directive-cadre sur l'eau 2000/63 visant le bon état écologique des milieux à l'horizon 2015) impose des réductions drastiques des micropolluants organiques et minéraux (substances prioritaires, polluants émergents) dans les masses d'eau (cours d'eau et nappes) alors même qu'ils sont encore peu souvent analysés et que les protocoles analytiques sont encore mouvants. Les eaux pluviales urbaines sont suspectées de contribuer significativement à la contamination en micropolluants des milieux aquatiques. Pour pouvoir agir efficacement contre ces apports polluants, il est nécessaire d'identifier leurs principales sources et d'analyser leur comportement dans le cycle urbain de l'eau. Ce projet vise à aider les concepteurs et gestionnaires des collectivités locales à définir des stratégies efficaces de gestion des flux de polluants associés aux eaux pluviales urbaines. Le système considéré est un bassin versant séparatif urbain où l'on distingue l'atmosphère, les surfaces (chaussées, toitures, etc.), le système d'assainissement pluvial et l'exutoire. Il s'agit de quantifier les flux de polluants et de préciser leur origine, mais aussi d'analyser les conditions du transfert de connaissance entre les résultats de recherche et l'application opérationnelle, afin de proposer des méthodes permettant aux collectivités d'optimiser leur gestion des flux polluants et d'évaluer la performance des actions qu'elles ont entreprises.

### Résultats majeurs

Pour mieux comprendre les rejets de polluants issus d'une zone urbaine par temps de pluie, le projet a suivi une approche d'observation des flux de polluants et une approche visant la compréhension et la modélisation des processus de déposition et de lessivage des polluants. Trois bassins versants urbains séparatifs ont été retenus pour évaluer à leur exutoire les flux de polluants associés à 77 micropolluants (métaux, hydrocarbures aromatiques polycycliques, pesticides, alkylphénols, polybromodiphényl éthers). La base de données constituée met en évidence le caractère ubiquiste d'un panel de micropolluants avec une influence limitée du type d'occupation du sol.
La contribution de l'atmosphère à la pollution globale d'un bassin versant est abordée plus finement. Une méthode innovante, basée sur l'utilisation de la fluoresceine et de Be7 comme traceurs, a été développée afin de caractériser l'influence de la nature des surfaces urbaines (facteur 10 entre surfaces lisse et rugueuse), des conditions météo, de la thermophorèse et de l'exposition sur les vitesses de dépôt.

L'analyse des pratiques d'innovation dans les politiques d'assainissement des agglomérations a également été réalisée et mise en regard des pratiques de collaborations entre chercheurs et collectivités territoriales. La légitimité des observatoires est reconnue au niveau scien-tifique (labellisation SOERE). Le rôle important des « médiateurs », qui font le lien entre le monde de la recherche et les services urbains (par exemple un ancien doctorant travaillant dans une collectivité), est mis en avant.

### Production scientifique et valorisation

Percot S., et al. (2013) Beryllium-7 as a tracer of metals, pesticides and polycyclic aromatic hydrocarbons in urban aerosol in Nantes, France, *Atmospheric Environment*, 74, pp. 338-345.

Gasperi J., et al. (2013) Micropollutants in urban stormwater: occurrence, concentrations and atmospheric contributions for a wide range of contaminants in three French catchments, *Environnemental Science and Pollution Research*, 21 (8), pp. 5282-5283.

Sébastian C., et al. (2013) Stormwater retention basin efficiency regarding micropollutants loads and ecotoxicity, *Water Science & Technology*, 69 (5), pp. 974-81.

Petrucci G., et al. (2014) Nonpoint source pollution of urban stormwater runoff: a methodology for source analysis, *Environnemental Science and Pollution Research*, 21 (17), pp. 10225-10242.

Hannouche A., et al. (2017) Stochastic evaluation of annual micropollutant loads and their uncertainties in separate storm sewers, *Environnemental Science and Pollution Research*, 24(36), pp. 1-15.

**Début du projet : 2011 | Durée : 48 mois**

**Financement ANR : 880 000 €**

**Partenaires**

ENPC | INSA Lyon | IRSN | Nantes Métropole | Grand Lyon | CG94

**Coordination**

Véronique Ruban – Université Gustave Eiffel
veronique.ruban@ifsttar.fr

<figure><img src="image_77.png" /><figcaption>Pluviomètre découvrant et capteurs d'aérosols (université Gustave Eiffel).
© V. Ruban, projet INOGEV.</figcaption></figure>
# OMEGA

## Outil Méthodologique d'aide à la Gestion intégrée d'un système d'Assainissement et par extension au système de gestion des eaux urbaines

### Rappel des objectifs

Le système de gestion des eaux urbaines doit être étudié au travers de fonctions traduisant les services rendus par le système de gestion des eaux urbaines dans ses différentes dimensions (économiques, sociales, environnementales, techniques, organisationnelles et opérationnelles). Cela implique un triple changement d'échelles : (i) spatial : en considérant la globalité des eaux (usées, pluviales, potables, naturelles et d'agrément), et l'ensemble du cycle de l'eau sur le territoire ; (ii) organisationnel : passer du service d'assainissement à un processus interservices incluant les services de la voirie, de la propreté, des espaces verts, de l'urbanisme, des transports, des grands travaux... La collaboration doit également être renforcée avec les aménageurs publics/privés, les institutionnels ; (iii) au niveau des acteurs : au-delà de la multiplicité des intervenants pour la conception et l'entretien des dispositifs, la place du citoyen, usager, consommateur s'élargit pour aller d'usager du service de l'assainissement et de l'eau, de payeur de la facture d'eau, de victime en cas de dysfonctionnement vers un rôle plus dynamique, à titre individuel ou au sein d'associations.

### Résultats majeurs

La principale retombée attendue est de permettre aux différents acteurs de la gestion urbaine de l'eau d'aborder de façon efficace les grands défis environnementaux qu'ils ont à affronter (limitation des risques d'inondation, atteinte du bon état chimique et écologique des masses d'eau, gestion de la ressource en eau, économies d'énergie, diminution des émissions de GES, etc.). Ces défis sont abordés sans augmenter de façon importante les moyens financiers mobiliables et seule une façon différente de poser les problèmes peut leur permettre de trouver des solutions durables. Une condition préalable indispensable consiste à passer de la gestion optimisée d'un système d'assainissement au développement d'un système durable de gestion des eaux usées et des eaux pluviales urbaines.

Le projet OMEGA a conduit à établir une première représentation exhaustive des services à fournir par le système de gestion des eaux urbaines (Belmeziti et al., 2015) dont se sont inspirés ensuite de nombreux chercheurs en France et à l'international. Définir les attentes liées aux systèmes de gestion des eaux urbaines permet de construire un cadre global pour évaluer de manière holistique les performances

concernant la gestion de l'eau potable, des eaux usées et des eaux pluviales. Ce cadre a également été repris spécifiquement pour, par exemple, caractériser les services fournis par les espaces verts en ville, ou par les solutions fondées sur la nature pour la gestion des eaux pluviales.

Ce projet a également démontré sa faisabilité sur plusieurs territoires et concernant plusieurs services fournis : la méthode est librement téléchargeable et utilisable par les collectivités (https://t.ly/Omega-Guide). De plus, OMEGA était parmi les premiers projets interdisciplinaires dans le domaine de l'hydrologie urbaine, avec une forte coordination pour la résolution d'un problème unifié. Le rapport scien-tifique du projet (https://t.ly/OmegaRapport) est une source d'inspira-tion qui pourra s'avérer très utile pour les projets interdisciplinaires ou transdisciplinaires, notamment les sections concernant le cadre du travail de recherche ou le glossaire.

### Production scientifique et valorisation

Belmeziti A., et al. (2015) Transitioning to sustainable urban water management systems: how to define expected service functions? *Civil Engineering and Environmental Systems*. 32(4), pp. 316-334.

Cherqui F., et al. (2015) Assessing urban potential flooding risk and identifying effective risk-reduction measures, *Science of The Total Environment*, 514(1), pp. 418-425.

Nafi A., et al. (2014) Eco-EAR: A method for the economic analysis of urban water systems providing services, *Urban Water*, online: 14 Jan.
Benzerra A., et al. (2012) Decision support for sustainable urban drainage system management: A case study of Jijel, Algeria, *Journal of Environmental Management*, 101, pp. 46-53.

Début du projet : 2010 | Durée : 36 mois

Financement ANR : 471 525 €

Partenaires

Suez Eau France | INRAE

Coordination

Frédéric Cherqui – INSA Lyon

fcherqui@gmail.com

<figure><img src="image_78.png" /></figure>

Le projet OMEGA vise à fournir une boîte à outils permettant d'aider au pilotage du système de gestion des eaux urbaines.
© F. Cherqui, projet OMEGA.
# RER
## Risques – Évacuations – Résilience

### Rappel des objectifs

Après les inondations en Île-de-France et dans un contexte de changements environnementaux, ce projet vise à lever les verrous liés à la prise en compte des populations, de leurs comportements, mobilités, besoins et représentations pour la compréhension de la vulnérabilité et de la résilience d'une grande métropole. Ce projet interdisciplinaire s'appuie sur des croisements méthodologiques et une grande enquête qui vise à cartographier les représentations et anticiper les comportements par territoire et par profils démographiques. Elle ouvre sur une simulation multi-agent des crises, pour anticiper les départs spontanés ou les refus d'évacuation, par territoire et par profils sociodémographiques. Le projet vise une meilleure caractérisation des risques, vulnérabilité, résilience et une évaluation des stratégies de gestion des risques et d'adaptation avec les acteurs du territoire. Malgré l'engouement récent pour la « culture du risque », les différentes études des déterminants des représentations des risques et leurs effets sur les niveaux de préparation ou d'adaptation des populations exposées conduisent à des conclusions diamétralement opposées. De nombreuses théories et hypothèses concurrentes ont été formulées dans de nombreuses disciplines, mais aucune explication définitive n'a encore été trouvée. La fragmentation actuelle du champ rend difficile la validation croisée des résultats dans un domaine qui s'apparente à une collection indépendante d'études de cas isolées.

### Résultats majeurs

Le projet a débouché sur l'émergence d'un réseau européen et d'une ERC Consolidator qui démarrera en 2024. Sur le plan scientifique, le projet a montré que pour faciliter la comparaison entre les enquêtes, des efforts méthodologiques sont encore nécessaires, pour rendre plus explicites les choix, élargir les fondements théoriques, tester des ensembles plus larges d'explications dans différentes disciplines et accorder plus d'attention à la robustesse des méthodes et démonstrations. Les résultats montrent que de nombreuses personnes attendent qu'il soit trop tard pour évacuer. De plus, à Paris, malgré un exercice européen puis les inondations de 2016 et de 2018, la moitié

des personnes exposées se perçoit, à tort, comme étant en sécurité et 20 % des Franciliens déclarent ne pas savoir s'ils habitent en zone inondable. Il est difficile d'imaginer des campagnes d'information plus efficaces que l'expérience directe : ce n'est pas un problème de pédagogie ou de « culture du risque ». Les personnes en situation de vulnérabilité et plus exposées aux aléas se déclarent moins conscientes des risques et moins capables d'agir. Ceci explique leur plus grande difficulté à évacuer et leur moindre aisance à prendre des mesures de réduction des risques ou d'adaptation. L'une des conséquences est que les politiques visant à réduire la vulnérabilité sociale pourraient être plus efficaces que les campagnes de communication pour améliorer la préparation et favoriser les évacuations ou l'adaptation.

### Production scientifique et valorisation

Rufat S., et al. (2023) Insights into the complementarity of natural disaster insurance purchases and risk reduction behavior. *Risk Analysis*, p. 14130.

Rufat S., Howe, P. D. (2023) Small-area estimations from survey data for high-resolution maps of urban flood risk perception and evacuation behaviour, *Annals of the American Association of Geographers*, 113(2), pp. 425-447.

Rufat S., Botzen W. W. (2022) Drivers and dimensions of flood risk perceptions: Revealing an implicit selection bias and lessons for communication policies, *Global Environmental Change*, 73, p. 102465.

Rufat S., et al. (2022) Surveying the surveyors to address risk perception and adaptive-behaviour cross-study comparability, *Natural Hazards and Earth System Sciences*, 22(8), pp. 2655-2672.

Début du projet : 2021 | Durée : 36 mois

Financement ANR : 262 384 €

Coordination

Samuel Rufat - PLACES, CY Cergy Paris Université

samuel.rufat@u-cergy.fr

<figure><img src="image_79.png" /></figure>

Estimation de la probabilité d'évacuations spontanées en cas d'inondation à Paris et en région (webmapping avec des carreaux de 200 mètres).
© S. Rufat, projet RER.
# RESILIS

## Gouvernance des systèmes urbains pour une ville résiliente

### Rappel des objectifs

Bien que la société urbaine soit de plus en plus complexe, la gestion des risques est principalement centrée sur la gestion de crise au détriment de la prévention et des plans de rétablissement. Les mesures et les actions sont également dédiées à un seul secteur ou organisation (décideur public, gestionnaire de réseaux, entreprise, services d'urgence) alors que les interdépendances entre organisations, infrastructures et activités sont fortes en milieu urbain. Enfin, la gestion des risques favorise les mesures à court terme et peine à impliquer les populations. Le projet RESILIS vise précisément à développer des solutions innovantes pour l'amélioration de la résilience de la ville : par une meilleure gouvernance multi-échelles et multi-acteurs, par une action sur les populations et par une gestion optimisée des réseaux techniques la structurant.

Considérant ces enjeux, une analyse du système urbain favorise une approche intégrée incluant une meilleure compréhension des interdépendances et des interactions entre acteurs. La mise en œuvre des méthodes d'analyse fonctionnelle détaille les fonctions internes et les interactions externes existant entre les différents composants de la ville. L'analyse fondée sur l'étude de retours d'expériences, de scénarios de défaillance et en particulier des effets dominos, identifie et évalue les impacts de ces perturbations sur le système urbain. L'analyse des résultats met en avant les composants critiques contribuant à la vulnérabilité ou la résilience de la ville.

### Résultats majeurs

Nous définissons le système urbain comme un système composé de cinq sous-systèmes en interaction : la population, les habitats, les entreprises, les infrastructures publiques et les systèmes techniques. Ce découpage met en avant les enjeux à maintenir face à une perturbation. L'application de méthodes issues de la sûreté de fonctionnement aux systèmes composant le système urbain permet d'identifier de manière exhaustive les modes de défaillances possibles et leurs effets sur les fonctions du système urbain. Après une revue bibliographique sur la vulnérabilité et les méthodes d'évaluation appliquées à des retours d'expérience, nous définissons la résilience urbaine comme la capacité d'une ville à absorber une perturbation puis à recouvrer ses capacités de fonctionnement. Nous cherchons, à travers l'étude de retours d'expériences positifs, des bonnes pratiques et des indicateurs de la résilience d'une ville. Nous détaillons trois facteurs d'amélioration de la résilience : (i) la résilience technique qui

correspond à la capacité des systèmes techniques à supporter une perturbation et à en limiter les effets ; (ii) la résilience organisationnelle qui correspond à la capacité des acteurs à adapter leur fonctionnement vis-à-vis d'une perturbation ; (iii) la résilience culturelle qui correspond à la capacité des individus, des groupes et de tous les acteurs de la ville, à faire face à une perturbation, à se remettre rapidement et à reprendre une vie ou une activité normale. Le projet a permis la réalisation d'outils et de guides techniques et a donné lieu au projet européen FloodProbe dont l'EIVP était partenaire.

### Production scientifique et valorisation

Toubin M., et al. (2012) An auto-diagnosis tool to highlight interdependencies between urban technical networks, *Natural Hazards and Earth System Sciences*, 12, pp. 2219-2224.

Arnaud J.P., et al. (2011) The resilience engineering offer for municipalities, in *Serre D., Barroca B., Laganier R. (eds.) Resilience and urban risk management*, CRC Press, Taylor&Francis Group.

Toubin M., et al. (2012) Promote urban resilience through collaborative urban services management, *Global Risk Forum*, 26-30 août 2012, Davos, Suisse.

Toubin M., et al. (2012) La résilience urbaine: un nouveau concept opérationnel vecteur de durabilité urbaine? *Développement Durable et Territoires*, 3, 1, pp. 1-15.

Toubin M., et al. (2013) Améliorer la résilience urbaine par une gestion intégrée des services urbains, *Colloque international du LabEx Futurs Urbains*, 16-18 janvier 2013, Marne-la-Vallée.

Bambara G., Felix H., Peyras L. (2013) RESILIS - Guide pratique de la résilience urbaine, 89 p.

Début du projet : 2010 | Durée : 36 mois

Financement ANR : 370 274 €

**Partenaires**

Artelia | Egis Concept | IIRD | École des Ingénieurs de la Ville de Paris | Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines | Fondaterra | INRAE | LEESU

**Coordination**

Jean-Pierre Arnaud - Egis

Youssef Diab - EIVP

<figure><img src="image_80.png" /></figure>

Trois aspects complémentaires pour une approche intégrée de la résilience.

© M. Toubin, projet RESILIS.
# RGC4

## Résilience urbaine et gestion de crise dans un contexte de crue à cinétique lente. Développement d'outils pour l'aide à la gestion des réseaux techniques critiques : application au Grand Paris

### Rappel des objectifs

Selon l'OCDE (2014, 2018), une crue majeure de la Seine en Île-de-France pourrait provoquer des dommages directs de 30 milliards d'euros et une perte du PIB sur 5 ans de 50 milliards d'euros. La durée de la crue, l'exposition et la sensibilité des infrastructures réseaux constituent des éléments aggravants majeurs.

Le projet RGC4 ambitionne la production d'outils et de nouvelles connaissances pour améliorer la préparation à une crue de la Seine et plus particulièrement la prise en compte de la vulnérabilité des réseaux. Il associe universitaires et acteurs opérationnels : Préfecture de Police, Région Île-de-France, Ville de Paris, collectivités et opérateurs réseaux.

Le sujet apparaît très complexe de par son étendue géographique, la diversité de ses objets et acteurs et au manque de retours d'expériences depuis la dernière crue majeure en 1910. Le projet réunit des compétences en sciences de l'ingénieur et en sciences humaines et sociales mobilisées sur la production de connaissances et le développement d'applications finalisées permettant de faire des simulations de préparation à la gestion de crise. Un point important concerne la mise en place d'un processus de cocréation avec les acteurs de l'opérationnel. La méthodologie comprend la participation à des exercices de simulation, un nombre important d'entretiens et des enquêtes auprès des acteurs de la gestion de crise, notamment les ménages, ainsi que le développement de modèles de simulations quantitatifs et de SIG.

### Résultats majeurs

En termes de connaissance on note la constitution de retours d'expériences spécifiques à la gestion des réseaux des métropoles touchées par des inondations majeures, un état des lieux des acteurs et initiatives en Île-de-France, et un état de l'art sur les vulnérabilités des réseaux et des effets cascades.

Les enquêtes menées auprès des ménages touchées par des dysfonctionnements de réseaux lors des crues de 2016 et 2018 ont permis de générer des données sur leur tendance à auto-évacuer ou rester selon l'avancement des coupures. Ces résultats et d'autres enquêtes menées auprès des ménages de l'ensemble Beaugrenelle ont permis d'alterner un modèle couplant simulations multi-agent et de Monte-Carlo pour prédire la cinétique d'auto-évacuation des habitants des tours face aux consignes d'évacuation et l'arrêt progressif des réseaux. Enfin l'élaboration de l'application MOPPI (MOblité du Personnel en Période d'Inondation), appliqué pour la RATP mais applicable à toute autre organisation, permet de réaffecter le personnel au sein des différents lieux de travail d'une organisation, en tenant compte des probables perturbations de l'offre de transport générées par une inondation. À partir de simples fichiers des adresses des agents, l'outil calcule les temps de parcours des employés vers tous les établissements en se fondant sur des scénarios de perturbations des réseaux de transport. Le distancier produit résout un problème d'optimisation (de manière exacte ou approchée), en maximisant le nombre d'employés pouvant se rendre sur un lieu de travail adéquat et accessible.

### Production scientifique et valorisation

Pottier N., et al. (2022) Vulnérabilité et résilience de la zone métropolitaine de Paris face au risque de crue majeure de la Seine. L'apport du projet de recherche "RGC4", in Atik M., et al. (2022) *Vulnérabilité et résilience territoriale. Regards croisés euro-méditerranéens en contexte de risques et changement climatique*, Presses de la Faculté des Lettres et Sciences Humaines-Université Ibn Zohr (Maroc), pp. 23-73.

Bocquentin M., et al. (2020) Vers une meilleure prise en compte des défaillances en cascade au sein des réseaux franciliens interdépendants face aux crues majeures », *La Houille Blanche*, 1, pp 70-78.

Pottier N., et al. (2023) Household resilience to slow onset flooding: A study of evacuation decision triggers in high-rise buildings along the Seine in Paris, *International Journal of Disaster Risk Reduction*, 95, p. 103858.

Edjossan-Sossou A.M., et al. (2020) Agent-based model for simulating households' self-evacuation decision in high-rise buildings under critical infrastructure failures induced by a slow-onset flood conditions - A case study in Paris, *IDRIM Journal*, 10, 2, pp. 35-65.

**Début du projet : 2016 | Durée : 32 mois**

**Financement ANR : 300 067 €**

**Partenaires**

INSA Rouen | Université de Lorraine | Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines | Université Paris Est Créteil

**Coordination**

Marc Vuillet - École des Ingénieurs de la Ville de Paris marc.vuillet@eivp-paris.fr

<figure><img src="image_81.png" /><figcaption>Paris lors de la crue de juin 2016.
© M. Bocquentin, projet RGC4.</figcaption></figure>
# TANGO

### Transition de l'assainissement urbain vers une nouvelle gestion de la matière organique

#### Rappel des objectifs

Passer d'un métabolisme urbain linéaire vers une économie circulaire des ressources est un défi de taille pour les systèmes urbains. Le système d'alimentation-excrétion n'échappe pas à cette réalité. Les matières organiques et nutriments issues de notre alimentation se retrouvent dans les biodéchets et dans nos excrétats et sont peu valorisés alors qu'ils sont utiles pour l'agriculture. Le tri à la source de ces matières permet d'augmenter les taux de valorisation par rapport à une action en bout de chaîne. La séparation à la source, le traitement et la valorisation des déchets organiques (biodéchets et excrétats) sur site est ainsi une solution pertinente, mais qui ne se justifie économiquement que si ces opérations sont correctement organisées, soutenues financièrement, acceptées socialement, reconnues pour leurs bénéfices environnementaux et ne génèrent pas de nuisances.

Le projet TANGO souhaite lever les verrous sociotechniques ci-dessous avec les actions suivantes :

i. Un manque de simulations globales des flux matière et énergie à l'échelle d'un territoire urbain pour juger de la pertinence de scénarios de gestion. Des outils de modélisation de scénarios prospectifs de cette gestion seront développés et testés sur le territoire toulousain.

ii. Des modes de collecte qui génèrent des gênes et nuisances et imposent des fréquences de collecte élevées et onéreuses. Deux prétraitements de gestion de proximité des matières organiques seront comparés après avoir développé une méthode de qualification.

iii. Un défaut d'analyse des freins et leviers pour accroître la diffusion de nouvelles pratiques par les usagers et professionnels. Par une analyse des projets en cours, TANGO s'intéressera donc aux dynamiques de diffusion sur les territoires de la pratique et de la construction de filières et de politiques.

iv. Des acteurs multiples à réunir et à faire travailler de concert pour faire émerger des cas concrets. Des outils d'animation seront développés et utilisés dans le cadre du projet TANGO.

**Début du projet : 2023 | Durée : 48 mois**

**Financement ANR : 474 412 €**

**Partenaires**

Toulouse Métropole | Le Sommer Environnement | SOLAGRO | ENPC | MEIKO France

**Coordination**

Étienne Paul - TBI, INSA Toulouse
paul@INSA-toulouse.fr

<figure><img src="image_82.png" /></figure>

Schéma synoptique du projet TANGO.

© M. Peyre Lavigne, CRITT GPTE
INSA Toulouse, projet TANGO.
# URBANWAT

## Outils et critères pour la gestion des eaux souterraines urbaines

### Rappel des objectifs

Le devenir des contaminants émergents provenant des eaux de ruissellement/pluviales dans les zones urbaines suscite une préoccupation, car cela représente une menace pour la gestion de l'eau. L'eau contaminée peut atteindre, par exemple, la rivière qui traverse la ville, contribuant à la dégradation de l'écosystème aquatique, ou l'aquifère qui alimente en eau potable la communauté. Dans ce cadre, l'un des objectifs du projet URBANWAT est d'évaluer la capacité du sol urbain en particulier de Barcelone à retenir les contaminants émergents des eaux de ruissellement, dans le but de proposer une amélioration des outils et des critères pour la gestion des eaux souterraines dans les zones urbaines. L'objectif principal du partenaire CNRS était d'évaluer la capacité du sol de Barcelone de retenir certains contaminants émergents principalement pharmaceutiques en fonction de différentes contraintes d'écoulement/infiltration. Pour cela des expériences en laboratoire ont été réalisées en mettant en contact le sol de Barcelone avec de l'eau contenant des contaminants et issue de la ville de Barcelone. Puis des expériences en colonne pour évaluer l'effet de la vitesse d'écoulement sur l'efficacité de la rétention ont été réalisées.

### Résultats majeurs

Les expériences en réacteur fermé ont été réalisées d'abord pour vérifier si le sol contenait déjà les contaminants cibles, puis pour connaître la capacité de sorption du sol. Les contaminants cibles ont différentes propriétés (pka, charge) qui entraînent leur sorption avec une efficacité variable par le sol testé (80-100 % de sorption pour la paroxetine et la venlafaxine (deux antidépresseurs), 60-80 % pour la cocaïne et la caféine, 40-60 % pour le tramadol (antalgique) et le climbazole (antifongique) et une faible sorption (< 40 %) pour une liste de

plus de 15 contaminants émergents. Des capacités de sorptions similaires ont été obtenues lors des expériences en colonne. Nous avons également étudié l'effet du débit (vitesse d'infiltration) sur la capacité de rétention du sol. Nous avons montré que la vitesse d'infiltration influençait la capacité de sorption des contaminants sur le sol de Barcelone. Plus la vitesse est lente plus la sorption est efficace.

### Production scientifique et valorisation

Garcia-Rios M., et al. (2022) Evaluation of the Barcelona urban soil capacity for retention of concern emerging contaminants, *American Geophysical Union*, Chicago, USA.

Luquot L., et al. (2023) Evaluation of the Barcelona urban soil capacity for retention of emerging contaminants, *European Geosciences Union General Assembly*, 23-28 avril 2023, Vienna, Austria.

**Début du projet : 2019 | Durée : 30 mois**

**Financement ANR : 240 931 €**

**Partenaires**

CSIC Consejo Superior de Investigaciones Científicas (Espagne) | TUD Delft University of Technology (Pays-Bas) | Universitat de Barcelona (Espagne) | Hydrosciences Montpellier

**Coordination**

Linda Luquot - Géosciences Montpellier
linda.luquot@umontpellier.fr

<figure><img src="image_83.png" /></figure>

# URBANWAT

Tools and criteria for URBAN groundWATer management

Logo du projet URBANWAT.

© E. Vazquez, projet URBANWAT.
# Chapitre 6

## CLIMAT ET ADAPTATION

Malika Madelin (UMR PRODIG, université Paris Cité)

Habitées par plus de la moitié de la population mondiale, les villes font face à d'importants défis d'adaptation au changement climatique. La rugosité, les propriétés thermiques et la perméabilité des surfaces urbaines, ainsi que la chaleur anthropique générée par les activités, modifient localement le climat, d'autant que les villes se sont développées dans des configurations topographiques particulières (confluence, littoral...). L'expression la plus visible de cette modification du climat par la ville est l'îlot de chaleur urbain (projet H2C, page 144), qui se manifeste essentiellement la nuit par des températures plus élevées dans les centres urbains que dans les campagnes environnantes, surtout lors de conditions de ciel clair et de vent calme. Cet îlot influence fortement la vie des citadins, l'été, en période de fortes chaleurs, et peut avoir des impacts sanitaires importants en perturbant le temps généralement associé au repos. Les citadins sont également exposés à la surchauffe urbaine, en journée, à l'origine d'un inconfort thermique (H³Sensing, page 145), ainsi qu'à la pollution de l'air (MUFDD, page 147 et H2C) et, parfois, à des événements météorologiques intenses (STEWARd, page 149). La densité de population et les enjeux en ville rendent ces territoires d'autant plus fragiles à d'autres risques plus répandus, tels que les risques côtiers (ARICO, page 138). Enfin, la gestion de la consommation énergétique urbaine (MApUCE, page 146, MUSCADE, page 148 et VURCA, page 154) pose des défis importants pour la transition écologique.

La diversité des projets financés par l'ANR et regroupés ici sous le volet « climat et adaptation » reflète la richesse et la complexité de ces enjeux. De la question de la biodiversité des espaces urbains (COOLSCHOOLS, page

140) à celle de la consommation énergétique et des choix architecturaux (MApUCE) ou encore à l'évaluation économique des bénéfices engendrés par la réduction de la vulnérabilité de la population aux vagues de chaleur (VURCA), chaque piste explorée vise à renforcer la capacité des villes à faire face aux impacts du changement climatique et à penser le futur. La plupart des projets portent sur l'adaptation aux fortes chaleurs, avec une diversité des échelles d'analyse : de l'échelle assez large de l'agglomération (H2C), du bloc d'immeubles (MApUCE), de la rue (TIR4sTREEts, page 151) ou encore à des échelles microclimatiques portant sur les matériaux des bâtiments et des chaussées (THERMOCOAT, page 150 et UMat4CC, page 152) ou sur l'expérience thermique du citadin (COOLSCAPES, page 139, UMat4CC). À l'exception du projet STEWARd qui porte sur les agglomérations de Dakar et d'Abidjan, les projets sélectionnés portent sur des villes françaises, avec parfois une approche comparative ou complémentaire avec d'autres terrains à l'étranger (ARICO, page 138).

S'attacher à comprendre comment les villes peuvent s'adapter et à proposer de possibles stratégies nécessitent très souvent des consortiums de disciplines complémentaires, à l'image de plusieurs projets qui mettent en avant cette pluri/multidisciplinarité (par exemple, les projets COOLSCHOOLS, H2C, H3Sensing, MEDEA, TIR4sTREEts, VegDUD (page 153), VURCA. Quelques équipes sont assez incontournables, comme celle de Météo France Toulouse (impliquée dans les projets H2C, MUSCADE qui ont précédé MApUCE, URCLIM, VegDUD, VURCA), qui a notamment fait avancer les recherches sur la modélisation climatique de la ville, en ajoutant à chaque projet un des volets à intégrer dans le modèle
TEB. Cette continuité entre projets se retrouve aussi de COOLTREES à TIR4STREEts. Les collaborations interdisciplinaires ont permis d'approfondir la connaissance des villes de demain face au changement climatique, de montrer la complexité des interactions entre les différentes facettes des systèmes villes. Une des finalités de plus en plus mises en avant relève du confort thermique et de la santé. Dans une étude de type épidémiologique, le projet H2C cherche à caractériser la vulnérabilité de la population, à identifier les impacts sanitaires, en termes de mortalité et de morbidité, de la chaleur et de la pollution de l'air en région parisienne. À l'inverse, le projet H3Sensing étudie l'exposition individuelle au stress thermique dans les activités quotidiennes et notamment les répercussions sur la qualité du sommeil.

Au-delà de la diversité des questions posées et des échelles d'étude, les projets présentés reposent sur une diversité d'approches méthodologiques, souvent associées, pour étudier l'adaptation des villes aux enjeux d'adaptation. Plusieurs intègrent des dispositifs métrologiques conséquents et originaux, en laboratoire (MUFDD, page 147 et UMat4CC), autour et au-dessus de bâtiments (GREENVELOPES, page 143 et UMat4CC), dans la rue (TIR4sTREEts), dans et à proximité de parcs urbains (H2C) et des arbres (COOLTREES, TIR4sTREEts). D'autres dispositifs s'attachent à récolter des mesures en mobilité à l'aide d'une plateforme mobile (COOLSCAPES) ou de capteurs portés par des volontaires (H3Sensing). Les mesures sont réalisées sur des paramètres météorologiques mais aussi écophysiologiques (COOLTREES, GREENVELOPES, TIR4sTREEts) et sont ensuite souvent utilisées pour valider et améliorer les modèles numériques (MUSCADE, MApUCE, COOLTREES, TIR4sTREEts...). D'autres données issues des SIG (morphologie et ombrage) et de la télédétection (la végétation dans VegDUD, les températures de surface dans DIAMS, page 142 et TIR4sTREEts) complètent cette connaissance spatiale de la ville.
Quelques initiatives cherchent à modéliser à l'intérieur des bâtiments (H2C, H3Sensing) ou s'inscrivent à plus long terme (MUSCADE) en proposant des projections de la ville de demain, selon des hypothèses climatiques, macro-économiques, des évolutions de la ville, de l'énergie, etc. En parallèle, des approches plus qualitatives, beaucoup moins fréquentes, enrichissent la compréhension du confort thermique pour les habitants et ses implications sur le bien-être et la qualité du sommeil (H3Sensing), les usages des espaces

publics avec des installations de rafraîchissement par une cartographie des pratiques de l'espace (COOLSCAPES) ou les attentes des acteurs locaux (H2C, MApUCE, URCLIM, MEDEA).

Les recherches mentionnées ici visent à évaluer et à proposer des solutions d'adaptation des villes au changement climatique, à court terme avec des dispositifs d'alerte à des risques (STEWARd, H2C), à moyen et plus long terme sur l'aménagement urbain des villes et sur leur dimension/compacité. Les solutions de rafraîchissement sont très largement plébiscitées, en particulier à partir de matériaux innovants (THERMOCOAT, UMat4CC) et surtout de la (re) végétalisation des espaces dans les projets retenus : l'effet de l'ombrage des arbres et de l'évapotranspiration (COOLTREES, TIR4sTREEts) ; les parcs urbains (H2C) ; les toits et les murs végétaux des bâtiments dans VegDUD et dans GREENVELOPES quantifiant les échanges de carbone et d'eau entre les surfaces et l'atmosphère urbaine ; les cours d'école comme des abris climatiques dans COOLSCHOOLS. Au-delà de l'impact rafraîchissant, ces études s'intéressent souvent plus largement aux pratiques et perceptions des citadins, et à la biodiversité.

Les acteurs des politiques publiques et les collectivités territoriales sont parfois intégrés dans le processus de recherche, soit en amont (par exemple, dans ARICO, dans la coconstruction de scénarios d'adaptation aux risques côtiers d'érosion et de submersion marine, impliquant une relocalisation des espaces bâts menacés), soit en aval en appui lors de situations de crise (STEWARd) ou, sur le long terme, avec une volonté des chercheurs d'un transfert de connaissances pour l'aide à la décision (MApUCE avec des fiches et des pistes juridiques pour les documents de planification, COOLSCAPES avec son inventaire de solutions de rafraîchissement, H2C avec des ateliers de coconstruction autour d'un outil cartographique d'indicateurs territorialisés pour proposer des services climatiques urbains). S'il s'avère que des enquêtes sont parfois menées auprès des acteurs pour adapter la réponse aux besoins, le projet MEDEA approfondit la question en analysant leurs perceptions et attentes diverses, et propose une cartographie des controverses sur l'adaptation au changement climatique, pour mieux les comprendre, les faire comprendre, voire susciter l'émergence d'approches collectives d'adaptation.
# ARICO

## Co-construction de scénarios d'adaptation des territoires maritimes aux risques côtiers dans un contexte de changements climatiques en France et au Québec

### Rappel des objectifs

Ce projet de recherche franco-québécois porte sur la coconstruction entre chercheurs et acteurs de la société de scénarios d'adaptation aux risques côtiers. Dans un contexte de changements climatiques et de concentration des enjeux humains et bâtis sur les côtes, les risques côtiers d'érosion et de submersion marines sont en constante augmentation, tant sur les côtes françaises que québécoises. Projeter ces espaces vulnérables dans un avenir durable devient un défi auquel la recherche interdisciplinaire et partenariale apporte des éclairages cruciaux.

Notre hypothèse fondamentale est que pour y parvenir, il convient d'investiguer trois niveaux emboîtés de la problématique : (i) comprendre la vulnérabilité systémique de ces territoires, par la connaissance à la fois des dynamiques naturelles et sociales ; (ii) analyser les politiques publiques, la dynamique des acteurs et l'usage des outils de gestion sur les deux territoires (France et Québec) ; (iii) investiguer les capacités d'adaptation des communautés côtières sur les deux territoires-ateliers (Communauté de communes du Pays Bigouden Sud en France et Municipalité Régionale de Comté de Matane au Québec). Les avancées sur ces trois questions de recherche viennent alimenter la (iv) coconstruction de scénarios d'adaptation. Le choix des méthodes et outils déployés (indicateurs de vulnérabilité, plate-formes numériques de données, enquêtes auprès d'acteurs du territoire, frises chronologiques, cartographies narratives, jeux sérieux...) a été effectué afin qu'ils puissent être transférés sur d'autres sites.

### Résultats majeurs

Les résultats du projet ont apporté des avancées sur les 4 axes de la recherche : (i) des indicateurs de vulnérabilité (aléas, enjeux, gestion et adaptation) ont été « bonifiés » en tirant parti des expériences françaises et québécoises. La méthode est reproductible sur d'autres territoires. Des frises chronologiques retracent l'histoire de l'occupation des sites ateliers et les réponses successives aux dommages causés par les aléas d'érosion et de submersion. Elles permettent de tracer des trajectoires d'adaptation ; (ii) la comparaison des politiques publiques de gestion des risques côtiers a permis de pointer de nombreuses similitudes dans les systèmes de gouvernance des deux États, mais aussi des particularités, notamment dans les systèmes d'indemnisation et les pratiques de concertation ; (iii) sur les aspects psychosociaux, les enquêtes menées auprès des habitants et les forums ouverts ont montré un très fort attachement au territoire, couplé à une forte dimension identitaire en lien avec la mer, une

tendance à mettre les risques côtiers, bien que connus, « à distance » des sujets de préoccupations majeurs, une incertitude quant aux changements climatiques et une volonté d'implication pour certains : (iv) la coconstruction de scénarios d'adaptation est aujourd'hui en pleine effervescence. Les deux territoires d'étude se sont engagés dans des projets d'adaptation incluant la relocalisation de bâti menacé. Même s'il est difficile d'estimer la part précise d'ARICO dans ces avancées majeures, elle est clairement reconnue par les acteurs institutionnels de ces territoires.

### Production scientifique et valorisation

Delannoy J., et al. (2021) Influence des systèmes d'indemnisation des risques côtiers sur les choix résidentiels en France et au Québec. *Bulletin de l'Association de géographes français*, 3/4, pp. 498-51.

Guyon L., et al. (2023) Analyse comparée et appliquée à un territoire fictif des politiques publiques de gestion des risques côtiers en France et au Québec. *Vertigo - la revue électronique en sciences de l'environnement*, 23, 2.

Lesouef B., et al. (2023) La pertinence des indices de vulnérabilité aux aléas naturels pour les gestionnaires : une approche mixte de la revue de littérature. *Vertigo - la revue électronique en sciences de l'environnement*, 23,3.

Début du projet : 2020 | Durée : 48 mois

Financement ANR : 359 435 €

Partenaires

Université de Brest | Université de Lille | Université du Québec (Canada) | Conseil Départemental 29 | Communauté de communes Pays Bigouden Sud | Parc Naturel Régional du Golfe du Morbihan | Direction départementale des Territoires et de la mer 29-SGDML | Lorient Agglo-DEDD | Association Nationale des Élus du Littoral

Coordination

Catherine Meur-Ferec – Université de Bretagne Occidentale – meurferec@univ-brest.fr
Guillaume Marie – UQAR Québec
guillaume.marie@uqar.ca

<figure><img src="image_84.png" /></figure>

Trois questions de recherche nourrissant des scénarios coconstruits.
© Projet ARICO.
# COOLSCAPES

## L'espace urbain climatisé : perspectives techniques, spatiales et culturelles

### Rappel des objectifs

Rendre la ville habitable lors des épisodes caniculaires est un enjeu de première importance pour les collectivités. Les stratégies d'adaptation des environnements urbains aux changements climatiques, comme le développement de parcs urbains ou la révision des règles d'urbanisme, ne porteront leurs fruits qu'à moyen, voire long terme. Dans l'intervalle, des solutions palliatives doivent être mises en œuvre. Elles se déploient souvent sous la forme d'installations éphémères ou durables capables de proposer des opportunités de rafraîchissement en différents points de l'espace public. Ces dispositifs de rafraîchissement se développent dans les grandes villes depuis deux décennies. Le projet COOLSCAPES s'est donné pour objectif d'étudier ces dispositifs qui mettent en œuvre une grande diversité de techniques de type « bleu » (fontaines, brumisateurs, cascades, etc.), « vert » (végétation sous différentes formes), « blanc » (canopées, filtrage, etc.) ou « gris » (ventilateurs, tissus humides, etc.). Notre objectif a été de mieux comprendre les potentiels de rafraîchissement de ces dispositifs dans leur contexte et les usages spécifiques que les citadins en font pendant la période estivale.

La recherche s'est attachée à étudier les variables climatiques à l'échelle du corps humain et à confronter ces mesures aux usages et comportements des citadins pour analyser l'expérience thermique des lieux. L'équipe du projet a mis en place une méthode originale de métrologie climatique mobile combinée à l'observation passive des usages de l'espace par des relevés cartographiques numériques. La méthode a été expérimentée sur six sites à Nantes et Paris pendant les étés 2020 et 2021. COOLSCAPES a également intégré une étude de la production contemporaine et des réflexions des acteurs de l'aménagement urbain à propos du rafraîchissement urbain. La méthode choisie s'est basée sur un répertoire analytique comprenant 182 références d'espaces publics, une campagne d'entretiens et un atelier de prospective urbaine.

### Résultats majeurs

Le projet COOLSCAPES a tout d'abord permis la mise en place d'une station météorologique mobile, l'expérimentation de ses usages et de ses limites, le développement des chaînes de traitement des données, ainsi que la compréhension approfondie du type de données captées. Ce travail s'est révélé essentiel pour élaborer une méthode

d'accompagnement des métropoles dans leurs initiatives visant à adapter les espaces publics aux conditions estivales de plus en plus chaudes. Parallèlement, le répertoire de projets, accessible sur le site www.coolscapes.net, a joué un rôle significatif dans le transfert de l'expertise développée aux municipalités et aux concepteurs, les aidant ainsi dans leurs choix au moment du projet.

Plus largement, COOLSCAPES a les compétences du laboratoire en matière de microclimatologie urbaine, mettant particulièrement l'accent sur l'expérience thermique du citadin dans l'espace public. Ceci a ouvert la voie à de nouveaux partenariats nationaux et internationaux, ainsi qu'à de nouveaux contrats de recherche et à des collaborations dans le cadre opérationnel de l'urbanisme et du design urbain.

### Production scientifique et valorisation

Requena-Ruiz I., et al. (2023) Une méthodologie d'analyse des dispositifs de rafraîchissement estival basée sur la métrologie climatique mobile, *Climatologie*, 20, 2.

Requena-Ruiz I., et al. (2023) Designing thermally sensitive public spaces: an analysis through urban design media, *Journal of Urban Design*, 28, pp. 44-65.

Leduc T., et al. (2022) Implementation of a solar model and shadow plotting in the context of a 2D GIS: A validation based on radiometric measurements, *Revue Internationale de Géomatique*, 31, pp. 241-264.

Stavropulos-Laffaille X., et al. (2021) Urban cooling strategies as interaction opportunities in the public space: a methodological proposal, *Journal of Physics: Conference Series*, 2042.

Requena-Ruiz I., et al. (2019) A Review on interdisciplinary methods for the characterization of thermal perception in public spaces, *Journal of Physics: Conference Series*, 1343.

Début du projet : 2018 | Durée : 54 mois
Financement 189 403 €

Coordination

Ignacio Requena-Ruiz - CNRS
ignacio.requena@crenau.archi.fr

Station météorologique mobile parcourant un dispositif de rafraîchissement sous forme d'installation temporaire disposée sur un ancien parking en surface.

© Ignacio Requena-Ruiz, projet COOLSCAPES.

<figure><img src="image_85.png" /></figure>
# COOLSCHOOLS

## Realizing potentials of nature-based climate shelters in school environments for urban transformation

### Rappel des objectifs

S'appuyant sur des projets pilotes pionniers de transformation et végétalisation des cours d'écoles à Barcelone, Bruxelles, Paris et Rotterdam, COOLSCHOOLS démêle comment les abris climatiques fondés sur des solutions basées sur la nature (NBS) peuvent produire des transformations socio-écologiques en faveur de la durabilité urbaine à de multiples échelles urbaines (des écoles à la région métropolitaine). Grâce à des méthodologies participatives et de cocréation, notre approche transdisciplinaire combine les sciences naturelles, biomédicales, sociales et éducatives. Les chercheurs du LADYSS et du LIED travaillent sur les transformations des pratiques de biodiversité avec l'hypothèse qu'une approche intégrée de la revégétalisation favorisera la présence d'une faune et d'une flore spontanée diversifiée, et participerait au renforcement des liens entre les différentes formes de vie. Trois volets sont explorés : (i) quels sont les niveaux de biodiversité observés dans les cours et quels facteurs expliquent leur variation entre les cours (entretien, surface, position par rapport aux continuités écologiques, etc.); (ii) quelles sont les perceptions et les représentations sur la biodiversité chez les enfants et l'ensemble des acteurs de l'école (enseignants, parents, etc.); (iii) quelle est la gouvernance de la production de la biodiversité (de la conception à l'entretien et l'usage) ?

### Résultats majeurs

Nos résultats montrent que les cours d'écoles végétalisées ne sont pas identifiées comme des espaces de nature, mais plutôt comme des abris climatiques sous la forme de projets paysagers en réponse aux enjeux d'ilot de chaleur. La biodiversité y est pensée comme annexe à l'intention principale et la végétalisation est un outil de gestion de la température. La faune est globalement ignorée par les concepteurs des cours d'écoles (CAUE, entreprises Voiries et Réseaux Divers - VRD de l'accord-cadre).

Les inventaires de l'entomofaune réalisés dans une dizaine de cours d'écoles parisiennes, ainsi que dans les espaces verts à proximité, montrent que les cours d'école abritent une diversité d'espèces avec des niveaux d'abondance et de richesse variables en fonction des cours et de leurs configurations. La richesse spécifique augmente avec

la surface de végétation présente dans les cours. La comparaison avec les espaces verts montre que les cours d'école abritent des communautes d'espèces différentes de celles des espaces verts. Depuis 2022, environ 200 questionnaires sur la perception de la biodiversité ont été distribués aux élèves de primaire et collèges. Les résultats révèlent des perceptions et représentations différenciées selon les espèces. Ce volet a été poursuivi par une analyse des pratiques et des usages dans les cours (2023) dont les résultats sont encore à l'étude.

### Production scientifique et valorisation

Blanc N., et al. (en cours d'évaluation) Social and ecological issues surrounding urban renaturalization: the example of green schoolyards in Paris, *People and Nature*.

Ruiz-Mallén I., et al. (2023) Nature-Based Solutions for Climate Adaptation in School Environments: An Interdisciplinary Assessment Framework, in Allam Z. (eds.) *Sustainable Urban Transitions. Urban Sustainability*, Springer, Singapore. pp. 87-105.

**Début du projet : 2022 | Durée : 36 mois**
**Financement ANR : 243 628 €**

**Partenaires**

Paris City Hall | Vrije Universiteit Brussel (Belgique) |
University of Antwerp (Belgique) | Hasselt University (Belgique) | EUN Partnership AISBL - European Schoolnet / EUN (Belgique) | Brussels Environment (Belgique) | Fundació per a la Universitat Oberta de Catalunya (Espagne) |
Barcelona City Council (Espagne) | El Globus Vermell (Espagne) | UN-HABITAT | University of Twente (Pays-Bas) |
City of Rotterdam (Pays-Bas) | Stichting Springzaad (Pays-Bas) | IVN Natuureducatie (Pays-Bas) | Center for the Promotion of Science - CPN (Serbie)

**Coordination**

Nathalie Blanc - CNRS
nathali.blanc@wanadoo.fr

<figure><img src="image_86.png" /><figcaption>École maternelle Riblette, Paris.
© M. Gippet, projet COOLSCHOOLS.</figcaption></figure>
# COOLTREES

### Le rafraîchissement des villes par les arbres – Quantification et modélisation pour le développement de villes durables

#### Rappel des objectifs

Parmi les stratégies d'adaptation des villes au changement climatique et en particulier aux épisodes de chaleur extrême, le « verdissement » des villes, c'est-à-dire la réintroduction de la végétation est probablement une voie prometteuse. Parmi la végétation, les arbres de par leur structure et leur fonctionnement, peuvent fournir un niveau élevé de services en termes d'ombrage et de refroidissement via le processus d'évapotranspiration. Ces services découlent d'une interaction forte entre la structure des arbres, le microclimat urbain, la bâti et leur réponse fonctionnelle. Ces interactions sont complexes, et la mise en place d'aménagement nécessite de mieux comprendre ces interactions et a conduit au développement de nombreux types de modèles. Toutefois les modèles actuels visent les échelles spatiales très larges et ne prennent pas en compte la structuration 3D d'une rue et de ses conséquences sur les épisodes de chaleur extrême, et ils nécessitent de mieux connaître le fonctionnement des essences d'arbre présentes en ville. Le projet COOLTREES vise ainsi à combler ces manques en (i) proposant une expérimentation in situ de suivi de l'évapotranspiration des arbres urbains en relation avec leur microclimat urbain et leurs caractéristiques structurelles et (ii) en développant une approche de modélisation des échanges thermo-radiatifs 3D au sein de canyons urbains arborés.

#### Résultats majeurs

Le projet a permis de finaliser la thèse d'Elena Bournez intitulée « Étude du rôle de la végétation dans la création de microclimats urbains. Approche combinée de mesures et de modélisations à différentes échelles ». Elle a permis de mieux apprécier les liens entre représentation de la surface foliaire et simulation de la transpiration et de l'ombrage. L'ensemble des données mesurées de 2014 à 2018, sur le site expérimental a été structuré et consolidé (description des variables, calcul de variables élaborées) en vue de le rendre accessible sous forme d'open data. Le développement du modèle LASER.T (modèle numérique 3D des températures de surface prenant en compte le fonctionnement des arbres en milieu urbain et les échanges thermo-radiatifs entre les éléments d'une rue et l'atmosphère) a été réalisé. Il permet d'appréhender la complexité

structurelle et fonctionnelle d'une rue arborée, et vise à estimer les conséquences d'un aménagement local sur les températures ressenties par les habitants. L'importance des aspects structuraux (arbres et bâti) sur l'ambiance thermique d'une rue a conduit à la mise en place d'un nouveau projet ANR, TIR4STREET, qui a démarré en 2021. Enfin une action importante de communication et de dis sémination des résultats du projet auprès des professionnels ges- tionnaires des arbres en milieu urbain a eu lieu par la collaboration de l'association Plante & Cité via la création et la diffusion d'un fascicule.

#### Production scientifique et valorisation

Le Mentec S., et al. (2022) Coupling the TEB and Surfatm models for heat flux modelling in urban area: comparison with flux measure- ments in Strasbourg (France), *Frontiers in Environmental Science*, 10, Triollet L., et al. (2021) *Le rafraîchissement des villes par les arbres, Les résultats du programme de recherche ANR COOLTREES, une fenêtre ouverte vers l'aménagement des villes de demain*, 46 p.

Bournez E., et al. (2019) Sensitivity of simulated light interception and tree transpiration to the level of detail of 3D tree reconstructions, *Urban Forestry and Urban Greening*, (38), pp. 1-10.

Ronghai H., et al. (2018) Estimating the leaf area of an individual tree in urban areas using terrestrial laser scanner and path length distri- bution model, *ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sen- sing*, 144, pp. 357-368.

Site internet : https://www6.inrae.fr/cooltrees

Début du projet : 2017 | Durée : 36 mois

Financement ANR : 349 931 €

Partenaires

Université de Strasbourg | Eurométropole de Strasbourg

Coordination

Marc Saudreau - INRAE

marc.saudreau@inrae.fr

<figure><img src="image_87.png" /></figure>

Exemple d'un aménagement arboré d'une rue et de résultats issus du modèle LASER.T : température de surface et température ressentie (UTCI). © L. Triollet, projet COOLTREES.

<figure><img src="image_88.png" /></figure>

<figure><img src="image_89.png" /></figure>
# DIAMS

### DIAgnostic, Modélisation & gestion de la Surchauffe urbaine en période de canicule : apports croisés des outils de simulation microclimatique et de l'imagerie IRT

#### Rappel des objectifs

Le projet DIAMS a pour objectif d'évaluer l'apport de mesures satel-
litaires dans l'infrarouge thermique (IRT) pour le diagnostic et la ges-
tion de la surchauffe urbaine.

Il anticipe l'arrivée de nouvelles missions spatiales, dont le satellite TRI-
SHNA qui fournira des images IRT à une résolution spatiale de l'ordre
de 50 m tous les 2 à 3 jours, et plus tard, la mission LSTM de l'ESA.

DIAMS met en place des méthodes robustes adaptées aux milieux urbains pour exploiter les données de satellitaires IRT et obtenir des températures des surfaces nécessaires pour étudier le confort thermique à l'échelle du quartier.

Il est construit autour de 5 volets de recherche : (i) le volet MODE se concentre sur la qualification des modèles développés par le consorcium sur la base des jeux de données sélectionnés et préparés dans le volet EXPE sous forme de cas d'étude standardisés : (ii) le volet IRT met en place des méthodes d'exploitation des images IRT urbaines en adaptant la méthode d'estimation de la température de surface (LST) au milieu urbain et en utilisant ces LST estimées en condition aux limites des modèles microclimatiques du volet MODE ; (iii) le volet PREVI vise à produire un outil de prévision à court terme des zones chaudes ou fraîches à l'échelle du quartier en période de canicule, à partir des données IRT satellitaire à fine résolution spatiale et temporelle ; (iv) le volet APPLI applique les développements réalisés dans les volets IRT et PREVI sur des cas concrets.

#### Résultats majeurs

DIAMS devrait aboutir à la mise en place de méthodes et d'outils pour : (i) l'estimation de la température de surface (LST) en milieux urbains complexes à la résolution de 50-60 m ; (ii) l'utilisation

conjointe de la donnée IRT et de la modélisation microclimatique pour estimer les températures d'air, ce qui permettra de mieux stater sur la surchauffe urbaine et les conditions de confort thermique : (iii) l'estimation des températures prévisibles à quelques jours à partir des données IRT. De plus, le projet fournira des jeux de données préparés comme première base de cas d'étude standardisés permettant aux modélisateurs de valider et comparer les outils de microclimatologie urbaine.

#### Production scientifique et valorisation

Compte tenu du démarrage récent du projet, il n'y a pas encore de publications majeures.

Début du projet : 2022 | Durée : 48 mois
Financement ANR : 613 096 €

**Partenaires**

ONERA | Université de Strasbourg | KERMAP | Université
Claude Bernard - Lyon 1 | Aix-Marseille Université

**Coordination**

Marjorie Musy - Cerema
Marjorie.musy@cerema.fr

<figure><img src="image_90.png" /></figure>

Principe d'utilisation des
images infrarouges thermiques
dans les modèles
microclimatiques.
© Projet DIAMS.
# GREENVELOPES

### Enveloppes végétales des bâtiments : quantifier les échanges de carbone et d'eau par l'observation, la modélisation physique basée sur les processus et son application à l'échelle urbaine

#### Rappel des objectifs

La végétalisation des villes est encouragée en tant que stratégie d'adaptation pour lutter contre le changement climatique, principalement en raison (i) de son potentiel de séquestration du CO₂ de l'atmosphère et (ii) de l'amélioration du refroidissement par évaporation et de l'influence positive sur le cycle de l'eau dans les villes. La végétalisation des bâtiments, c'est-à-dire la mise en place d' enveloppes végétales sur les toits et les murs, peut contribuer à une partie importante de l'infrastructure verte urbaine. Cependant, leur potentiel de séquestration du carbone est l'un des services écosystémiques qui a été le moins étudié en raison de sa complexité ou du manque de données. GREENVELOPES vise à combler ce manque de recherches en menant une observation approfondie et une étude de modélisation des enveloppes végétales des bâtiments afin de mieux comprendre leur capacité à échanger du carbone et de l'eau avec l'atmosphère urbaine.

Les objectifs de recherche seront abordés par des observations de pointe des flux micrométéorologiques et des mesures au niveau des feuilles sur deux sites, de toiture et de façade végétalisés couvrant différentes conditions météorologiques sur une période de deux ans. Ces observations seront complétées par l'amélioration d'un modèle

de bilan énergétique urbain afin qu'il prenne en compte les échanges de carbone et d'eau des enveloppes végétales des bâtiments avec l'atmosphère urbaine. La transposition de ces processus d'échange à l'échelle urbaine par la modélisation numérique de deux villes d'application, Toulouse et Berlin, nous permettra de quantifier et d'évaluer l'impact des deux types d'enveloppes vertes sur la séquestration du carbone et le potentiel de refroidissement par évaporation par rapport à d'autres types de végétation urbaine.

**Début du projet : 2023 | Durée : 36 mois**

**Financement ANR : 143 600 €**

**Partenaire**

Technische Universität Braunschweig (Allemagne)

**Coordination**

Cécile De Munck - CNRM, CNRS

Cecil.demunck@meteo.fr

<figure><img src="image_91.png" /></figure>

Sites expérimentaux du projet GREENVELOPPE : mesures des flux d'énergie, d'eau et de CO₂ sur un toit végétalisé de l'aéroport de Berlin (BER airport, à gauche), et mesures de bilan radiatif sur une façade végétalisée de l'université TU Berlin (à droite). Ces mesures sont utilisées pour la validation du schéma d'enveloppes végétalisées dans le modèle urbain TEB.

© S. Weber, N. Markolf, université TU Braunschweig, projet GREENVELOPPE.
# H2C
### Chaleur et Santé en Ville

## Rappel des objectifs

La prévention des risques liés à la chaleur et à la qualité de l'air en ville est un enjeu majeur de santé publique. Il est important de comprendre comment varie l'exposition des habitants à la chaleur et à la pollution atmosphérique au sein de la ville, et quel est le lien avec la mortalité et la morbidité, afin d'adapter efficacement les mesures de prévention. Cela implique de prévoir du mieux possible les conditions microclimatiques et de qualité de l'air en ville, et l'impact sur le confort intérieur. Le projet H2C (Heat and Health in Cities) prend l'aire urbaine de Paris comme cas d'étude. Il combine la modélisation de la météorologie et de la qualité de l'air, et l'acquisition de nouvelles observations pour étudier et prédire le climat urbain, la modélisation du bâtiment pour saisir l'exposition intérieure, et des études épidémiologiques pour identifier les impacts sanitaires. Les résultats de la recherche seront traduits en services climatiques urbains adaptés à la prise de décision des différentes parties prenantes pour encourager les mesures de prévention à la chaleur, selon deux typologies de solutions : des solutions à court terme sous forme de dispositifs d'alertes et de gestion de crise, et des solutions de long terme, en lien avec la planification urbaine. Le consortium H2C regroupe huit partenaires aux expertises diverses : chercheurs en physique de l'atmosphère, météorologie et climatologie urbaine, en chimie atmosphérique, en sciences et techniques du bâtiment, en épidémiologie, et acteurs institutionnels du monde de l'aménagement urbain, de l'environnement et de la santé.

## Résultats majeurs

Les premières analyses épidémiologiques ont exploré les évolutions spatio-temporelles de la surexposition de la population à la chaleur sur la région, en exploitant de longues séries de données de températures reprojetées à l'échelle des communes. Le croisement de cette surexposition avec des facteurs de risques environnementaux et sociaux permet de caractériser la vulnérabilité. Deux types de zones très vulnérables se différencient : les zones exposées à de plus fortes températures mais de faible défaveur sociale et les zones moins exposées mais de forte défaveur sociale. En parallèle, un volet expérimental a permis de collecter depuis l'été 2022 de nombreuses

observations météorologiques et de polluants atmosphériques en surface et dans l'atmosphère (dans Paris, la proche banlieue et les zones rurales environnantes) pour mieux comprendre les facteurs de variabilité du climat urbain à différentes échelles spatiales. Un protocole spécifique a également été déployé pour évaluer la capacité de rafraîchissement des parcs urbains, selon leur taille et les situations météorologiques estivales. La modélisation numérique complète ce volet, l'objectif étant de chaîner des modèles de microclimat urbain, de qualité de l'air, et de bâtiments, pour diagnostiquer par une approche multicritère les conditions environnementales lors de vagues de chaleur. Enfin, une enquête a permis dès le début du projet d'identifier les utilisateurs potentiels et les besoins. Le transfert de connaissances pour l'aide à la décision se poursuit avec la préparation d'ateliers qui impliqueront des parties-prenantes dans une démarche de coconstruction d'un outil cartographique d'indicateurs territorialisés, s'appuyant sur les résultats du projet.

## Production scientifique et valorisation

Forceville G., et al. (2023) Spatial contrasts and temporal changes in fine-scale heat exposure and vulnerability in the Paris region. *Science of The Total Environment*.

Masson V., et al. (2022) Une campagne de mesures sur le climat urbain et la qualité de l'air de la région parisienne, *La Météorologie*, 118, 4-6.

Début du projet : 2021 | Durée : 48 mois

Financement ANR : 850 737 €

Partenaires

CNRS | Santé publique France | Université Paris Cité |

AIR PARIF | CSTB | CNRS | Institut Paris Région

Coordination

Aude Lemonsu - CNRM, CNRS

aude.lemonsu@meteo.fr

Carte de température minimale de l'air en surface pour la nuit du 16 juillet 2022 au 17 juillet 2022, simulée avec le modèle météorologique Meso-NH à 100 m de résolution horizontale. Les cercles de couleur superposés à la carte indiquent les températures mesurées la même nuit par le réseau d'observation. Cette carte permet de visualiser, pour une nuit estivale chaude, les contrastes de températures dans Paris et sa petite couronne, et donc les contrastes d'exposition des habitants selon les zones.

© T. Nagel, CNRM, Météo-France, CNRS, projet H2C.

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# H³Sensing

### Vagues de chaleur, îlots de chaleur urbains, et bien-être et santé : une approche par capteurs embarqués

## Rappel des objectifs

Alors que le nombre de jours de vagues de chaleur en France continuera à augmenter au cours du siècle, les chaleurs extrêmes sont associées à une morbi-mortalité accrue dans les îlots de chaleur urbains.

Le premier objectif d'H³Sensing est d'étudier les déterminants liés aux environnements extérieurs, bâtiments, logements, situations et comportements de l'exposition personnelle à la chaleur mesurée lors des activités quotidiennes en période de chaleur. Nous explorerons les déterminants environnementaux associés aux îlots de chaleur micro-urbains à un niveau de précision très fin : nous étudierons les caractéristiques des bâtiments et des logements associées au stress thermique dans le logement et nous examinerons comment les activités (déplacements, etc.) et les pratiques (habillement, gestion de la chaleur dans le logement) contribuent au stress thermique.

Le second objectif est d'examiner si ces déterminants sont associés à la qualité du sommeil, à l'inconfort thermique et à différents indicateurs physiologiques du stress thermique choisis à partir de la théorie de la thermorégulation.

H³Sensing associe des épidémiologistes, des urbanistes et des scientifiques du climat.

À partir d'un échantillon par quotas, 180 résidents du Grand Paris seront suivis sur 4 jours entre mars et mai 2024 et pendant 4 jours en septembre 2024.

Dans ce projet, les données seront recueillies de la façon suivante :

- Les participants répondront à des questionnaires informatisés concernant les caractéristiques climatiques de leur bâtiment et de leur logement, ainsi que leurs comportements, leur santé et leur situation sociale.

- Les participants porteront un smartphone qui leur aura été fourni pour l'étude et qui collectera leurs localisations GPS, et permettra de détecter de façon détaillée les lieux qu'ils auront visités avec leurs coordonnées géographiques et les déplacements entre ces lieux avec les modes de transport correspondants.

- Le stress thermique sera mesuré de façon ambulatoire en tenant compte de la température personnelle ambiante, de l'humidité, de la vitesse du vent et de la température radiative (indice climatique thermique universel).

- Une station météorologique sera placée dans la chambre, et des capteurs du flux solaire à l'extérieur sur les fenêtres.

- Les participants porteront deux bracelets permettant de mesurer différents facteurs comportementaux et physiologiques (accélérométrie pour évaluer l'activité physique et le sommeil, la pression artérielle, la température corporelle, l'activité électrodermale comme marqueur de la transpiration, le rythme cardiaque).

- Enfin, l'inconfort thermique personnel, le bien-être et la qualité du sommeil seront rapportés sur le smartphone.

## Résultats majeurs

Une première série d'analyses s'intéressera aux déterminants environnementaux, architecturaux et comportementaux du stress thermique mesuré objectivement et subjectivement. Nous espérons ainsi être en mesure de hiérarchiser les caractéristiques des environnements extérieurs urbains qui sont associés au stress thermique, en tenant compte des espaces verts et de leurs caractéristiques, des espaces bleus, des configurations précises des environnementaux bâtis, etc. De plus, pour les logements de vie, nous identifierons et hiérarchiserons les caractéristiques des bâtiments et des logements qui sont associés au stress thermique. Enfin, en plus des facteurs liés à l'environnement et au logement, nous examinerons la contribution du comportement individuel au stress thermique.

Une seconde série d'analyses s'intéressera aux variables de qualité de vie et sanitaires : la qualité du sommeil et des indicateurs physiologiques. Premièrement, nous comparerons les observations de la période moins chaude et de la période chaude, ce qui nous permettra de quantifier les effets globaux de la chaleur sur ces variables sanitaires. Deuxièmement, nous réaliserons une analyse ciblée sur les données de la période chaude. Celle-ci permettra de voir comment les circonstances de vie des participants, les caractéristiques des environnements traversés et les caractéristiques des logements contribuent à dégrader leur état de santé.

L'objectif final du projet, associant épidémiologiques, urbanistes et climatologues urbains, sera d'effectuer des recommandations techniques sur des améliorations à apporter aux environnements urbains, aux bâtiments et aux logements pour améliorer la résilience sanitaire en période de vague de chaleur.

## Production scientifique et valorisation

Chaix B., Slama R. (2021) Climate change and population health: towards an interdisciplinary research agenda, *Environnement, Risques & Santé*, 21(4).

Ce projet a donné lieu à cinq communications orales et au développement de l'outil d'enquête par smartphone *Eco Emo tracker*.

**Début du projet : 2018 | Durée : 54 mois**

**Financement : 696 535 €**

**Partenaires**

Université Paris Cité | Atelier parisien d'urbanisme | University of California (États-Unis)

**Coordination**

Basile Chaix - Sorbonne Université
basile.chaix@iplesp.upmc.fr

Plan de recrutement des participants pour l'étude H3Sensing dans les zones les plus froides et les plus chaudes du Grand Paris en période de vague de chaleur. Cartographie issue de simulations Town Energy Balance réalisée à une résolution de 250 m par le CNRM pour la nuit du 25 juillet 2019.
© APUR, Inserm, CNRM, projet H³Sensing.

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# MApUCE

## Modélisation Appliquée et droit de l'Urbanisme :
Climat urbain et Énergie

### Rappel des objectifs

Le projet MApUCE vise à intégrer dans les politiques urbaines et les documents juridiques des données quantitatives de microclimat urbain, climat et énergie, dans une démarche applicable à toutes les villes de France. Le premier objectif consiste à obtenir ces données quantitatives énergie (bâti résidentiel et tertiaire) et (micro)climat à partir de simulations numériques. Le deuxième objectif consiste à proposer une méthodologie pour les intégrer dans les politiques urbaines.

Un état des lieux a été réalisé en début de projet. Une analyse du système d'acteurs de cas exemplaires issus de la bibliographie et d'exercices de planification réels en France et à l'étranger a montré la nécessité d'une succession d'étapes pour parvenir à l'internalisation de l'expertise climatique : 1) l'étude, 2) l'expérimentation pour l'approvision locale, 3) la formalisation, 4) la mise en œuvre et 5) l'évaluation.

Une enquête menée par la Fédération nationale des agences d'urbanisme (FNAU) auprès des 51 agences d'urbanisme françaises, a identifié les bonnes pratiques, les freins et les leviers. Il en ressort un climat urbain généralement peu pris en compte, et une échelle pertinente d'observation et de réflexion : l'îlot urbain ou « pâté de maisons ».

Outre les articles scientifiques, le projet a initié l'outil GeoClimate, soutenu par la Fondation GEOMANUM fournissant données et méthodes géographiques pour la transition écologique, un guide et des fiches outils pour les acteurs, et plusieurs projets internationaux.

### Résultats majeurs

Une base de données architecturale a été construite via une recherche bibliographique sur le patrimoine architectural en France et une étude des matériaux locaux. De plus, les pratiques énergétiques domestiques dans les bâtiments ont été intégrées dans le modèle de climat urbain TEB (Town Energy Balance), à partir d'enseêtes dédiées existantes. Ceci a aussi donné lieu à une recherche sur la transition énergétique en Île-de-France et un chapitre d'ouvrage.

L'outil GeoClimate cartographie les indicateurs morphologiques urbains et types de bâtiments à l'échelle du pâté de maisons. Tout ceci a permis d'estimer, avec le modèle atmosphérique MesoNH-TEB, l'îlot de chaleur urbain en été pour 42 villes. À Toulouse et Dijon, d'autres types de temps ont été simulés, et validés à partir de réseaux de stations météorologiques. Les données sont disponibles en open-source, comme le reste des éléments produits dans MApUCE.

Dans le cadre du transfert, en collaboration avec Toulouse Métropole, un croisement des données modélisées d'îlot de chaleur estival et de

la structure urbaine classifiée en LCZ (Local Climate Zones) a permis de construire une carte climatique de l'agglomération.

L'analyse juridique a permis de proposer des pistes juridiques à l'action locale pour mieux prendre en compte la problématique du microclimat et du climat dans les documents d'urbanisme. Des rédactions sont proposées aux différentes échelles de planification (fiches outils) et sont synthétisées dans un guide méthodologique.

### Production scientifique et valorisation

Hidalgo J., et al. (2022) Mapping the urban climate for summer comfort management in urban planning: climate analysis and semio-logy of graphics. *Cybergeo*, 1048.

Schoetter R., et al. (2017) Parametrisation of the variety of human behaviour related to building energy consumption in TEB (SURFEX v. 8.2), CMD, 10, pp. 2801-2831.

Tornay N., et al. (2017) GENIUS: A methodology to define a detailed description of buildings for urban climate and building energy consumption simulations, *Urban Climate*, 10, pp. 75-93.

Bocher E., et al. (2018) A geoprocessing framework to compute urban indicators: The MApUCE tools chain, *Urban Climate*, 24, pp. 153-174.

**Autres valorisations :**

* Outil GeoClimate sur github.com/orbisgis/geoclimate

* Projets Ademe PEANDORA-1 et 2, projets européens URCLIM et SLIM Atlas climatique sur Toulouse Métropole, à destination des acteurs urbains du territoire : https://www.aua-toulouse.org/atlas-climatique/

* Fiches outils sur www.gridauh.fr.

* Guide méthodologique sur http://iuar-lieu-amu.fr/publications.

**Début du projet :** 2014 | **Durée :** 48 mois

**Financement ANR :** 899 846 €

**Partenaires**

* Aix-Marseille Université | FNAU | CNRS | INSA Toulouse | Centrale Nantes | Université de Bretagne - Sud

**Coordination**

* Valéry Masson - CNRM, CNRS - valery.masson@meteo.fr

* Julia Hidalgo - Laboratoire Interdisciplinaire Solidarités, Sociétés, Territoires - LISST, Université de Toulouse - Jean Jaurès - julia.hidalgo@univ-tlse2.fr

Îlot de chaleur estival (en C°) sur Paris, à 250 m de résolution, estimé avec le modèle atmosphérique MesoNH couplé à TEB. Les types de bâtiments calculés par GeoClimate sont dessinés en fond (à gauche). Guide méthodologique (à droite). © Projet MApUCE.

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# MUFDD

### Modélisation des écoulements en canopée urbaine par des approches guidées par les données

#### Rappel des objectifs

Pour des raisons de confort, de santé et de sécurité publique, une bonne prévision et une bonne compréhension de la ventilation de l'air dans les zones urbaines sont de plus en plus importantes pour guider les décideurs politiques, les urbanistes et les ingénieurs. La nature turbulente du vent circulant dans les zones urbaines et la complexité morphologique du tissu urbain rendent la modélisation et la prévision très difficiles pour ce type de configurations. Pour minimiser les risques de santé et de pollution causés par les dangers accidentels ou la dispersion à courte distance, il est essentiel de disposer de modèles précis et rapides pour reproduire la dynamique intermittente et instable de l'écoulement responsable des processus de dispersion. Dans ce contexte, le présent projet vise à développer des modèles d'ordre réduit de l'écoulement de la canopée urbaine, à la fois dérivés et pilotés par des données. Pour ce faire, des techniques d'identification de modèles basés sur des données et des méthodes d'assimilation de données seront combinées.

Des tests de développement et de validation seront effectués sur des configurations canoniques et réalistes de canopée urbaine, allant d'expériences de laboratoire à petite échelle jusqu'à des rues canyons à grande échelle. Notre ambition est de démontrer que des observations parcellaires et potentiellement bruitées dans l'espace et le temps peuvent offrir beaucoup plus en : (i) enrichissant des modèles basés sur la physique, (ii) combinant au mieux différentes sources d'information (assimilation de données), et même (iii) en découvrant des modèles non linéaires. Ce projet abordera les défis posés par cette révolution des données dans le but d'obtenir un modèle dynamique simplifié de l'écoulement turbulent au sein de la canopée urbaine, à l'échelle de la rue ou du quartier, incluant les effets locaux de flottabilité et la dispersion scalaire. Dans un premier temps, nous déduirons de tels modèles en utilisant des données provenant de simulations numériques simplifiées limitées à la portion d'intérêt de la canopée urbaine, et/ou à des valeurs relativement faibles du nombre de Reynolds. Dans un deuxième temps, nous utiliserons les données d'expériences de laboratoire mesurées à l'intérieur de la canopée et/ou dans l'écoulement de couche limite atmosphérique plus accessible situé au-dessus. Dans une dernière étape, des données provenant d'expériences en grandeur réelle sur le terrain seront également prises en compte.

#### Résultats majeurs

Les modèles développés dans ce projet avec les différentes stratégies basées sur les données pourraient être utilisés comme modèles de substitution de la région de la canopée. À l'avenir, ils pourraient servir d'outils précis mais peu coûteux en termes de calcul pour prédire les processus de transport instables basés sur des mesures en ligne de données éparses dans la canopée ou au-dessus. Ils constitueront donc des outils précieux pour étudier la microclimatologie urbaine, pour évaluer la ventilation des rues et la qualité de l'air à court terme, et pour traiter les problèmes liés à l'exposition accidentelle. À long terme, l'exploitation des résultats scientifiques obtenus au cours du projet proposé pourrait prendre la forme de paquets ou de modules numériques à inclure dans les logiciels commerciaux de CFD afin de tenir compte plus précisément de la turbulence instable existant dans les zones urbaines pour la prédiction et l'estimation de la qualité de l'air ou de la dispersion scalaire dans ces régions. Des modèles seront également développés dans le but final d'être mis en œuvre dans des codes de calcul à méso-échelle pour servir de nouveaux modèles de murs ou de canopée qui tiennent compte de la présence de la canopée urbaine et de son interaction avec l'écoulement atmosphérique.

Début du projet : 2023 | Durée : 48 mois

Financement : 543 661 €

Partenaires

Institut National Polytechnique de Toulouse | CNRS

Coordination

Laurent Perret - Centrale Nantes
laurent.perret@ec-nantes.fr

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Stratégie d'observation –
prévision du projet MUFDD.
© L. Perret, projet MUFDD.
# MUSCADE

## Modélisation Urbaine et Stratégies d'adaptation au Changement climatique pour Anticiper la Demande et la production Energétique

### Rappel des objectifs

La ville est un système complexe particulièrement concerné par le changement climatique. Son climat local est accentué par la formation d'îlots de chaleur urbains. Les usages de climatisation ou chauffage de ses habitants sont variés, ses modifications structurelles sont soumises à une forte inertie qui obligent à raisonner, tout comme pour le changement climatique, à l'échelle du siècle. Le projet MUSCADE étudie les interactions entre ces différents processus et propose et évalue des stratégies d'adaptation sur le très long terme.

Les mécanismes socio-économiques sous-jacents à la dynamique du système urbain sont représentés par le modèle NEDUM d'expansion urbaine du CIRED qui reproduit l'évolution urbaine de 1900 jusqu'à 2100. La projection des morphologies à l'échelle du quartier est réalisée par le Laboratoire de recherche en architecture (LRA). Le développement du modèle Urban Weather Generator (maintenant largement utilisé par la communauté de thermiciens) a permis de simuler le microclimat urbain. Il utilise le modèle de ville TEB (Town Energy Balance), qui simule aussi les divers impacts. Une analyse par le LIENS de l'expansion passée de l'agglomération parisienne et une étude paramétrique de l'énergétique du bâtiment par le CSTB ont permis de valider les modèles. Enfin, des projections ont été construites combinant des hypothèses climatiques, macro-économiques (prix de l'énergie, croissance, démographie), des évolutions de la ville (étendue, compacte, verte), du bâti (matériaux, réglementations) et de production d'énergie décentralisée.

### Résultats majeurs

Il a ainsi été possible de comparer différentes stratégies d'adaptation de l'agglomération parisienne au changement climatique. Les conclusions principales sont les suivantes :

- Les comportements des habitants et usagers apparaissent comme un gisement potentiel important de diminution des consommations d'énergie.

- La végétation, si elle est arrosée, peut sensiblement améliorer le confort extérieur en été. Les toits végétalisés ont une influence limitée sur le confort extérieur mais peuvent améliorer l'isolation du bâti.

- Les panneaux solaires, outre leur propriété intrinsèque de production d'énergie, permettent d'atténuer l'ilot de chaleur urbain.

- Le nombre de m² à chauffer est plus important dans la ville étendue que dans la ville compacte, toutes choses égales par ailleurs. L'ilot

de chaleur est plus intense en ville compacte ce qui réduit les besoins de chauffage par rapport à la ville étendue.

- L'été par contre, l'ilot de chaleur urbain est accentué dans la ville compacte, ce qui, combiné au fait que les habitants sont plus concentrés près du centre de l'agglomération, augmente les conditions de stress thermique.

- Il résulte des deux points précédents que les villes étendues et compactes ont des consommations d'énergie agrégées sur l'année pour le chauffage et la climatisation qui sont comparables en climat futur.

- En climat futur, l'énergie solaire que la ville peut potentiellement produire sur l'année est comparable à la consommation d'énergie liée au chauffage et à la climatisation.

Ce projet a servi de base au projet MAPUCE.

### Production scientifique et valorisation

Bueno B., et al. (2012) Development and evaluation of a building energy model integrated in the TEB scheme, Geoscientific Model Development, 5, pp. 433-448.

Bueno B., et al. (2013) The urban weather generator. J. Build. Perform. Simul., 6:4, pp. 269-281.

Viguié V., Hallegatte S. (2012) Trade-offs and synergies in urban climate policies, Nature Climate Change 2, pp. 334-337.

De Munck C., et al. (2013) The GREENROOF module (v7.3) for modeling green roof hydrological and energetic performances within TEB, Geoscientific Model Development, 6, pp. 1941-1960.

Masson V., et al. (2014) Adapting cities to climate change: a systemic modelling approach, Urban Climate, 10, pp. 407-429.

Début du projet : 2009 | Durée : 36 mois

Financement ANR : 650 405 €

Partenaires

CNRS | CSTB | ENSA Toulouse

Coordination

Valéry Masson - CNRS

valery.masson@meteo.fr

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Exemple d'évaluation d'impacts de scénarios d'urbanisations futurs et de stratégies d'adaptation à l'échelle de l'agglomération parisienne.

© V. Viguié, C. De Munck, projet MUSCADE.
# STEWARd

## STatistical Early WArning systems of weather-related Risks from probabilistic forecasts, over cities in West Africa

### Rappel des objectifs

Les catastrophes naturelles impactent fortement les villes ouest-africaines, et les évolutions climatiques et démographiques tendent à augmenter leurs sévérités. Le projet STEWARd propose d'étudier du point de vue physique et social les événements météorologiques à fort impact (pluies intenses, sécheresses, vagues de chaleur et tempêtes de poussière) sur deux agglomérations ouest-africaines : Dakar et Abidjan. Un premier volet porte sur une étude d'impacts sur des événements antérieurs et d'étude sociodémographiques sur les populations. Un deuxième concerne la définition et la prévisibilité des aléas. Le dernier volet correspond au croisement de ces bases de données dans le but de proposer et développer, avec des partenaires locaux, des outils d'aide à la décision pour l'alerte précoce opérationnelle des risques sur les populations.

Ce projet vise deux objectifs principaux : (i) l'identification des événements à fort impact sur la population en zone à forte densité avec une population vulnérable. Cet objectif sera atteint via une approche pluridisciplinaire par le développement de bases de données sur les aléas et sur les impacts ; (ii) l'extraction d'indices d'alerte précoce robustes, significatifs et compréhensibles des risques météorologiques issus des prévisions probabilistes des aléas météorologiques et des téléconnexions complexes entre ces aléas et leurs impacts mises en évidence au cours de la première phase du programme.

### Résultats majeurs

Dans le cadre du premier volet, un protocole d'enquête et de collecte des données d'impacts a été mis en place. Grâce aux collaborations locales, des réseaux sanitaires existants sont mis à profit du projet afin de constituer la base de données des impacts. Le protocole est formulé, les collaborations sont établies et la collecte en cours.

Le WP2 a permis de déterminer des définitions de phases extrêmes humides et sèches, de vagues de chaleurs et de détérioration de la qualité de l'air.

Ces travaux ont fourni des catalogues d'événements extrêmes, des études sur la prédictibilité de ces épisodes ont de plus été produites. Ces étapes sont primordiales pour la définition et la prévision des risques qui constituent l'ultime volet du projet, qui sera lancé début 2024.

### Production scientifique et valorisation

Ngoungue L., et al. (2023) Subseasonal-to-seasonal forecasts of Heat waves in West African cities.» *Natural Hazards and Earth System Sciences Discussions*, pp. 1-32.

TERTI G., et al. (2023) The Health Impacts of Extreme Weather Events in Africa: A scoping review protocol, *Protocols.io*.

Ngoungue L., et al. (2022) Heat waves monitoring over West African cities: uncertainties, characterization and recent trends. *Natural Hazards and Earth System Sciences Discussions*, pp. 1-33.

Ngoungue L., et al. (2021) Seasonal forecasts of the Saharan Heat Low characteristics: A multi-model assessment, *Weather and Climate Dynamics* 2.3, pp. 893-912.

**Début du projet : 2020 | Durée : 60 mois**

**Financement : 469 980 €**

**Partenaires**

IRD (Burkina Faso) | ICNRS

**Coordination**

Christophe Lavaysse - IRD
christophe.lavaysse@ird.fr

<figure><img src="image_97.png" /><figcaption>Événement précipitant violent à Abidjan (Côte d'Ivoire) en juin 2017.</figcaption></figure>

© S. Anquetin, projet STEWARd.
# THERMOCOAT

## Revêtements thermoactifs pour la réduction de la consommation énergétique des villes

### Rappel des objectifs

L'enjeu principal du projet THERMOCOAT est la réduction de la température des villes en été. L'approche est de réduire l'absorption de la chaleur du soleil par les bâtiments et les chaussées par l'application d'une peinture. La manière la plus simple serait de peindre en blanc les bâtiments et les chaussées afin de maximiser la quantité de lumière solaire réfléchie, et ainsi diminuer l'échauffement par absorption de la lumière. Une autre approche est d'employer des revêtements appelés *cool coatings*, qui ont un coefficient de réflexion augmenté dans la partie proche infrarouge du spectre solaire, mais une couleur inchangée, permettant ainsi de pouvoir conserver un choix de couleurs plus varié. Cependant, il a été démontré que ces *cool coatings* peuvent induire une augmentation de la demande de chauffage en hiver de 10 %. Ce problème peut être résolu par le développement de matériaux dits thermochromes dont les propriétés changent en fonction de la température extérieure. Les matériaux thermochromes peuvent présenter des propriétés différentes comme une modification d'absorption dans la gamme proche infrarouge, comme le dioxyde de vanadium (VO₂).

Le projet THERMOCOAT va s'intéresser au développement d'un revêtement polymère composite nanostructuré thermochrome à base de VO₂, présentant un changement de propriétés optiques dans la partie proche infrarouge du spectre solaire ([0.8 µm - 3 µm]), qui correspond à environ 50 % de l'énergie totale apportée par le soleil.

### Résultats majeurs

Le projet THERMOCOAT a abouti au développement d'un programme de simulation permettant de calculer les propriétés optiques et la température de surface d'une opale polymère contenant des nanoparticules de VO₂. Ce programme permet de choisir la structure/composition du matériau qu'on souhaite modéliser. Il est également possible d'introduire du désordre dans la structure.

Afin d'étudier de façon plus globale l'impact environnemental de revêtements thermochromes à base de VO₂, la modélisation de l'impact énergétique a été étendue à une analyse de cycle de vie comparative d'un vitrage thermochrome à base de VO₂ et d'un vitrage standard. Cette étude prend ainsi en compte toute la durée de vie du matériau, de sa production à sa mise au rebut. Une nouvelle

collaboration avec le laboratoire IETCC de Madrid a été initiée dans le cadre de ces travaux.

L'objectif en termes de fabrication du matériau était de réaliser une opale polymère contenant des nanoparticules de VO₂. Afin de résoudre des problèmes de compatibilité chimique entre le VO₂ et le polymère il a été décidé d'encapsuler le VO₂ dans une couche de silice (SiO₂). À l'heure actuelle, il n'a pas encore été possible d'obtenir expérimentalement une opale polymère contenant du VO₂ encapsulé. Du VO₂ encapsulé a cependant été inséré dans une matrice polymère commerciale non structurée, et la modification de transmission du matériau entre son état « froid » et son état « chaud » a bien été démontrée.

### Production scientifique et valorisation

Faucheu J., et al. (2019) A Review of Vanadium Dioxide as an Actor of Nanothermochromism: Challenges and Perspectives for Polymer Nanocomposites, *Advanced Engineering Materials*, 21, 1800438.

Péralle C., et al. (2022) Numerical study of the thermally adaptive emissivity of VO₂-polymer nanostructured coatings, *Applied Optics*, 61, pp. 3827-3837.

Sirvent P., et al. (2022) Environmental Benefits of Thermochromic VO₂ Windows: Life Cycle Assessment from Laboratory Scale to Industrial Scale, *Advanced Engineering Materials*, 24, 2101547.

Ce projet a donné lieu à trois publications dans des revues internationales à comité de lecture, une conférence internationale, trois conférences nationales, un manuscrit de thèse et deux actions de vulgarisation scientifique. Il a également abouti à trois projets collaboratifs financés.

Début du projet : 2016 | Durée : 42 mois

Financement ANR : 239 760 €

Coordination

Renée Charrière – MINES Saint-Étienne
renee.charriere@emse.fr

Principe de fonctionnement de la peinture thermochrome développée dans le projet THERMOCOAT.

© R. Charrière, projet THERMOCOAT.

<figure><img src="image_98.png" /></figure>
# TIR4sTREET

### Thermal InfraRed for Street TREEs ou « l'infrarouge thermique pour l'étude des arbres de rue »

## Rappel des objectifs

Ce projet multidisciplinaire rassemble plus de 15 scientifiques de divers horizons. L'objectif principal est de comprendre, pour ensuite mieux caractériser, l'impact physique des bâtiments et d'arbres de rue sur le microclimat urbain. Le projet se focalise sur des arbres d'alignement de trois espèces différentes : des tilleuls, des micocouliers et des platanes, qui jalonnent trois rues adjacentes à Strasbourg. Pour les suivre et quantifier les phénomènes notamment de transpiration et d'ombrage, nous équipons ces arbres de nombreux dispositifs et effectuons régulièrement des mesures thermiques, météorologiques, écophysiologiques et géométriques, durant presque deux ans. Ces campagnes de mesure constituent le premier volet, crucial, du projet. Le deuxième objectif du projet est de développer une méthodologie visant à fusionner la géométrie d'une scène urbaine avec les températures de surface mesurées dans le temps. Enfin, le résultat du couplage de toutes les données servira, dans un troisième objectif, à valider des estimations produites par des outils de simulations microclimatiques, en cours de développement dans le consortium. En fin de projet, l'ensemble des données mesurées sera mis à disposition de la communauté scientifique.

## Résultats majeurs

Des températures de surfaces de bâtiments et d'arbres ont été calculées avec trois modèles de caméras mesurant dans l'infrarouge thermique (IRT). Certaines caméras ont été fixées à des mâts et d'autres, à un système mobile développé pour l'occasion. Du point de vue du couplage de l'information géométrique et thermique, des premiers travaux ont permis de mettre en place une méthodologie menant à la production d'un nuage de points thermiques. L'approche générale tire parti de la capacité d'une des caméras thermiques à acquérir des images RVB (rouge, vert, bleu) en plus des images TIR (Thermal InfraRed) et permet d'étudier les interactions arbres et façades.

Des capteurs de flux de sève ont été installés dans le tronc de deux arbres de chaque espèce. L'enregistrement en continu des mesures de densités de flux de sève et du microclimat durant plus de 8 mois, couplé à l'analyse de carottes prélevées pour estimer l'épaisseur de bois d'aubier, ont révélé des premiers résultats très intéressants. En effet, l'analyse de ces mesures, sur différentes périodes de l'année, montre que les trois espèces d'arbres étudiées ont une réaction différente. Ainsi, il apparaît que les platanes transpirent davantage que les tilleuls et les micocouliers, et que, selon la période considérée, ces arbres seraient capables de transpirer plus de 300 litres par jour. Actuellement, des travaux sont en cours pour comparer les estimations produites par des outils de simulations microclimatiques aux mesures réelles.

La maquette 3D représentant la température de surface au fil des périodes de mesures est en cours de création et pourra être confrontée aux estimations des outils de simulation. La sensibilité de ces outils de simulation au niveau du détail géométrique de la maquette et de la caractérisation des matériaux est en cours d'étude.

## Production scientifique et valorisation

Macher H., Landes T. (2022) Combining TIR images and point clouds for urban scenes modelling, *International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences*, XLIII-B2-2022, pp. 425-431.

Lecomte V., et al. (2022) Combination of thermal infrared images and laser scanning data for 3D thermal point Cloud generation of buildings and trees, *International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences*, XLVIII-2/W1-2022, pp. 129-136.

Landes T., et al. (2024) Modeling of street trees for urban micro-climatology in Strasbourg – The TIR4sTREET project, *Association Internationale de Climatologie*, article soumis.

Delasse C., et al. (2024) Étude comparative de logiciels de simulation du microclimat à usage gratuit pour le confort thermique en milieu urbain, *Association Internationale de Climatologie*, article soumis.
Lecomte V., et al. (2024) Thermal measurement campaign in three streets of Strasbourg to study interactions between trees and façades, *Congrès de la Société Française de Thermique et Architecture*, article soumis.

Lecomte V., et al. (2024b). Influence du niveau de modélisation urbaine sur une simulation microclimatique LASER/F, *Association Internationale de Climatologie*, article soumis.

**Début du projet : 2022 | Durée : 48 mois**
**Financement : 514 325 €**

**Partenaires**
Université de Strasbourg | INRAE | Eurométropole de Strasbourg

**Coordination**
Tania Landes – INSA Strasbourg
tania.landes@insa-strasbourg.fr

Image thermique et photographie d'un site d'étude, pour l'analyse des variations de températures de surfaces entre arbres et façades.
© T. Landes, projet TIR4sTREET.

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# UMat4CC

### Matériaux urbains pour le rafraîchissement des villes

#### Rappel des objectifs

Le projet UMat4CC porte sur l'adaptation au changement climatique des villes, en particulier au risque caniculaire. Il vise à proposer des outils et connaissances à même de permettre aux collectivités territoriales de mettre en place des stratégies de rafraîchissement adaptées à leur territoire. Il s'intéresse, d'une part, à l'aide à la décision par des systèmes d'information géographique pour les collectivités territoriales et, d'autre part, au comportement thermoclimatique de matériaux urbains innovants, avec et sans arrosage.

Le premier axe fait appel à une plateforme expérimentale pour la caractérisation thermophysique de matériaux (conductivité, capacité calorifique, albédo, etc.) et de structures de matériaux (enceinte climatique, etc.). Le deuxième axe s'appuie, pour un territoire donné, sur une analyse du risque canicule croisée avec un indicateur ancré dans la physique à même d'évaluer le potentiel d'une technique de rafraîchissement à améliorer le stress thermique d'un piéton : le potentiel de rafraîchissement.

#### Résultats majeurs

Les premiers résultats sont le montage d'une plateforme expérimentale de caractérisation des matériaux urbains (albédo, émissivité, propriétés thermiques, etc.) de laboratoire ainsi que la mise en place d'un dispositif expérimental pour l'étude du comportement thermoclimatique de toitures-terrasses isolées thermiquement par l'intérieur (ITI) ou par l'extérieur (ITE), tenant compte de leur contribution au climat urbain (bilan thermique de surface) et de leur contribution à l'échauffement intérieur (transmission de chaleur au bâtiment) avec et sans arrosage, avec étanchéité standard (faible albédo) et réfléchissante (albédo élevé).

Ces travaux ont permis de constater que les structures ITE échauffent l'air en journée mais pas la nuit, tandis que si les structures ITI échauffent moins l'air ambiant en journée mais continuent de restituer la chaleur la nuit. L'arrosage et la réflectivité solaire permettent de diminuer l'échauffement atmosphérique ainsi que l'échauffement du bâtiment.

Par ailleurs, l'indicateur potentiel de rafraîchissement montre une bonne corrélation avec des mesures in situ du stress thermique diurne (confrontation avec plus de 150 mesures réalisées dans le

cadre de l'étude de cours d'école OASIS). Cet indicateur se montre ainsi capable d'identifier simplement et par des outils géomatiques les « points chauds » d'un espace extérieur. Quelques limites de la méthode sont identifiées et appellent un travail d'approfondissement du modèle utilisé.

#### Production scientifique et valorisation

Chaumont M., et al. (2024) Impact of roof watering on urban cooling during heat waves, *Building and Environment*, article soumis.

Chaumont M., et al. (2024) Influence of the thermal insulation position in standard and cool roofs on their contribution to urban heating during heatwaves, *Energy and Buildings*, article soumis.

Parison S., et al. (2023). The effects of greening a parking lot as a heat mitigation strategy on outdoor thermal stress using fixed and mobile measurements: case-study project 'tertiary forest, Sustainable Cities and Society', 98, July, p. 104818.

Chaumont M. (2023) *Contribution de différentes typologies de toiture au climat urbain en période caniculaire*, Thèse de doctorat, Université Paris Cité.

Hendel M., et al. *Méthode d'analyse de données pour quantifier un potentiel de rafraîchissement d'une zone d'un site géographique. Demande de brevet n°2211783 déposée le 14 novembre 2022.*

Ce projet a donné lieu à la création de la startup Urban Cooling Solutions qui valorise le brevet cité ci-dessus, sept communications orales en conférences scientifiques internationales, la création d'un groupe de travail (six rencontres de 2019 à 2023) qui porte un projet de création de réseau thématique CNRS (Climat urbain : Réseau de recherche interdisciplinaire en climatologie urbaine).

Début du projet : 2019 | Durée : 60 mois

Financement ANR : 343 398 €

Coordination

Martin Hendel – Université Paris Cité
martin.hendel@u-paris.fr

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Photographie (gauche) et schéma (droite) du dispositif expérimental mis au point pour l'étude thermo-climatique des toitures terrasses.
© M. Chaumont, M. Hendel, projet UMat4CC.

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# VegDUD

## Rôle du végétal dans le développement urbain durable, une approche par les enjeux liés à la climatologie, l'hydrologie, la maîtrise de l'énergie et les ambiances

### Rappel des objectifs

L'augmentation de la surface artificielle au détriment des surfaces naturelles conduit à une détérioration de la qualité environnementale des villes. Cependant, la nécessaire densification des villes et l'intensification de l'usage des sols urbains laissent peu de place à la végétation. On voit ainsi apparaître de nouveaux types de surfaces végétales, notamment sur les bâtiments. Les impacts environnementaux de la végétation urbaine sont connus qualitativement et globalement, mais peu de résultats quantitatifs sont disponibles. En particulier, on ne sait pas si ces nouvelles surfaces remplacent avantageusement les formes plus traditionnelles de végétation : arbres, pelouses ou jardins. Il convient également d'évaluer le rôle que jouent ces nouvelles formes végétales sur les pratiques et perceptions de la ville.

Le projet VegDUD avait pour objectif de réaliser une évaluation interdisciplinaire de techniques de végétalisation projetées dans la ville dense de demain. Cette évaluation a été ciblée sur les enjeux liés à la climatologie, l'hydrologie, l'énergie et les ambiances. Elle s'appuyait sur la ville de Nantes mais aborde également des situations rencontrales dans d'autres villes.

Le projet ciblait quatre dispositifs : les toitures et façades végétales, les surfaces enherbées, les systèmes alternatifs de gestion des eaux pluviales végétalisés et les arbres.

Ces outils et méthodes ont été appliqués à des quartiers nantais et parisiens pour évaluer les impacts de scénarios de végétalisation. Le projet a ainsi permis de conclure sur les formes végétales les plus susceptibles de répondre aux enjeux de la ville durable étudiés. Les arbres sont les plus performants du point de vue du microclimat urbain et du confort estival. Pour le confort d'été dans les bâtiments, les enveloppes végétales sont intéressantes dans le cas de bâtiments peu isolés. En ce qui concerne la limitation du ruissellement, les noues sont les plus performantes.

### Production scientifique et valorisation

Malys L., et al. (2014) A hydrothermal model to assess the impact of green walls on urban microclimate and building energy consumption, *Building and Environment*, 73, pp. 187-197.

De Munck C. S., et al. (2013) The GREENROOF module (v7.3) for modeling green roof hydrological and energetic performances within TEB. *Geoscientific Model Development Discussions*, 6, 1, pp. 1127-1172.

Pommier G., et al. (2014) Programme de recherche VegDUD - Rôle du végétal dans le développement urbain durable, *Impacts du végétal en ville - Fiches de synthèse, Plante & Cité*, Angers.

Musy M. (2014). *La ville verte - Les rôles du végétal en ville*, QUAE, Synthèses, Versailles, 196 p.

### Résultats majeurs

Plusieurs méthodes ont été développées pour étudier les impacts de ces dispositifs :

- L'exploitation d'images satellites pour cartographier la présence végétale à l'échelle de la ville et celle d'images de télédétection hyperspectrales pour identifier la végétation par familles d'espèces à l'échelle d'un quartier.

- Des méthodologies d'observation et d'analyse des variables micrométéorologiques urbaines, appliquées sur un quartier nantais qui a fait l'objet de mesures en continu et de campagnes expérimentales.

- Des expérimentations à échelle réduite (soufflerie, bacs végétalisés, façades végétales).

- Des modèles numériques de climatologie, hydrologie, acoustique et thermique du bâtiment intégrant la représentation des dispositifs étudiés.

Début du projet : 2010 | Durée : 48 mois

Financement : 1 550 000 €

#### Partenaires

Université Gustave Eiffel | Plante & Cité | La Rochelle

Université | Université de Nantes | INRAE | ONERA | CNRM | CNRS | CSTB | IRSN

#### Coordination

Marjorie Musy - CNRS, FR 2488 - Institut de Recherche en Sciences et Techniques de la Ville
marjorie.musy@cerema.fr

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Espace de prairie dans le quartier Bottière Chénaie à Nantes
© M. Musy, projet VegDUD.
# VURCA

## Vulnérabilité Urbaine aux épisodes Caniculaires et stratégies d'Adaptation

### Rappel des objectifs

Certaines actions destinées à s'adapter aux impacts du changement climatique peuvent faire plus de mal que de bien, en particulier lorsqu'elles consomment de l'énergie, ce qui rend plus difficile le passage à une énergie décarbonée, ou lorsque, en répondant aux besoins d'un groupe de personnes, elles augmentent la vulnérabilité des autres. C'est ce que l'on appelle la « maladaptation ». Le risque de vague de chaleur fournit un exemple typique : les équipements de climatisation peuvent entraîner une consommation d'énergie importante et contribuer à réchauffer l'air autour des bâtiments qui en sont équipés. Des stratégies alternatives d'adaptation existent, mais leur efficacité n'est pas bien connue. Dans le projet Vurca, une plateforme de modélisation interdisciplinaire a fourni une première analyse quantifiée de l'efficacité de stratégies d'adaptation face aux canicules, en prenant l'agglomération parisienne comme étude de cas. Des scénarios prospectifs d'expansion urbaine et de mise en place de politiques d'adaptation, développés au CIRED et au CSTB, ont ainsi été utilisés par le modèle TEB-SURFEX, développé au CNRM, pour simuler, pour différentes vagues de chaleur calculées par les modèles climatiques, l'effet d'ilot de chaleur urbain et les températures dans les rues et dans les bâtiments. Cela a permis de calculer la consommation d'énergie liée à l'utilisation de la climatisation et les températures à l'intérieur des bâtiments et dans les rues dans chaque scénario.

### Résultats majeurs

De nombreux résultats sont disponibles répondant à trois questions principales :

- Paris sera-t-elle vulnérable aux canicules ? Nous avons calculé que, sans climatisation, il faudrait s'attendre à la fin du siècle à près de 11 jours de canicule par an en moyenne dans l'agglomération parisienne.

- Quel serait l'effet d'un développement massif de la climatisation ? Un développement massif de la climatisation pourrait générer 1,1 TWh par an de consommation d'énergie finale supplémentaire, si l'on veut maintenir une température de 23° dans tous les immeubles d'habitation et de bureaux. La chaleur dégagée par ces systèmes provoquerait une dégradation importante du confort thermique extérieur.

- Des politiques alternatives d'adaptation pourraient-elles permettre de réduire la demande énergétique pour la climatisation ? Nous avons constaté que des stratégies ambitieuses d'adaptation par isolation des bâtiments, mise en place de toitures réfléchissantes et création de parcs urbains, ne semblent pas suffisantes pour remplacer totalement la climatisation et assurer le confort thermique, dans les années 2070, dans un scénario médian de changement climatique, Cependant ces stratégies, accompagnées d'une température de consigne haute pour la climatisation, peuvent réduire de moitié la consommation d'énergie de la climatisation pendant les vagues de chaleur et réduire fortement la chaleur dégagée vers l'environnement extérieur.

Nos résultats montrent que les mesures d'adaptation, mises en œuvre tôt, peuvent jouer un rôle clé pour rester sur la voie d'une économie à faibles émissions de carbone.

### Production scientifique et valorisation

Daniel M., et al. (2016) Role of Watering Practices in Large-Scale Urban Planning Strategies to Face the Heat-Wave Risk in Future Climate, *Urban Climate*, 23, pp. 287-308.

Lemonsu A., et al. (2015) Vulnerability to heat waves: Impact of urban expansion scenarios on urban heat island and heat stress in Paris (France), *Urban Climate*, 14, pp. 586-605.

Masson V., et al. (2014) Adapting Cities to Climate Change: A Systemic Modelling Approach, *Urban Climate*, 10, pp. 407-429.

Viguie V., et al. (2020) Early Adaptation to Heat Waves and Future Reduction of Air-Conditioning Energy Use in Paris, *Environmental Research Letters*, 15(7).

Début du projet : 2008 | Durée : 36 mois

Financement : 476 481 €

Partenaire

CSTB

Coordination

Jean-Charles Hourcade - CNRS

hourcade@centre-cired.fr

Impact des trois politiques d'adaptation combinées sur la température de l'air dans les rues à 4 heures du matin, après 9 jours d'une vague de chaleur similaire à celle de 2003 (HW38). a) Simulation avec les trois politiques d'adaptation ; b) Impact des mesures d'adaptation.

© V. Viguié, projet VURCA.
https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1748-9326/ab6a24

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Chapitre 7

NATURE EN VILLE

Séverine Planchais (iEES Paris, Sorbonne Université)

D'ici 2045, la population urbaine mondiale devrait dépasser les six milliards de personnes, soit plus de la moitié de l'humanité. Dans ce contexte, l'intégration de la nature au sein des villes revêt une importance capitale pour rendre ces espaces urbains à la fois plus écologiques et plus accueillants (projets BISES, page 160, ECOVILLE, page 162, JASSUR, page 166, TrameVerte, page 170 et WAQATALI, page 174).

La nature en milieu urbain doit être maîtrisée de manière à servir au mieux les intérêts des habitants. Elle doit offrir des avantages tangibles, tels que la fraîcheur et l'ombre apportées par les arbres alignés le long des rues, et assurer le captage du CO2 émis par la circulation automobile (ECOVILLE). La présence de ruches productrices de miel, de jardins collectifs urbains, de parterres de fleurs et de pelouses récréatives contribue également à créer un environnement agréable et vivant pour les citadins (FEW-meter, page 165 et JASSUR).

Cependant, une nature non maîtrisée peut être perçue comme négligée voire « sale » par les habitants. C'est notamment le cas des terrains en friche ou les jachères, où la végétation spontanée prolifère souvent en réponse aux politiques du zéro pesticide. Ces zones abandonnées peuvent devenir des lieux de dépôt sauvage de détritus (mégots de cigarettes, bouteilles vides, gobelets) témoignant ainsi du manque de respect des citoyens envers ces espaces abandonnés.

La nature peut aussi représenter un certain danger en ville, notamment en raison de la chute d'arbres, des allergies saisonnières, des pollutions de l'air par des composés organiques volatils (STREET, page 169, SENSIBILIA, page 168, VeSPa, page 173) ou celles des sols par des

métaux lourds (ECOPOLIS, page 161, ELOCANTH, page 163), ou encore la présence d'insectes considérés comme « nuisibles », comme les chenilles processionnaires. Pour pallier ces risques, des solutions innovantes sont envisagées, telles que la plantation d'arbres stériles qui ne produisent pas de fruits susceptibles de tomber sur les passants.

Par ailleurs, il est crucial de prendre conscience de la nécessité de préserver la diversité génétique des espèces végétales en milieu urbain. Actuellement, de nombreuses municipalités privilégient la multiplication de clones d'arbres résilients aux conditions urbaines, souvent produits par bouturage. À Paris par exemple, il a été constaté qu'un même clone de tilleul était présent parmi des arbres ayant jusqu'à 40 ans de différence d'âge. Pour favoriser une plus grande biodiversité, il est recommandé de planter des alignements avec différentes essences d'arbres.

Des initiatives telles que les écoles Oasis à Paris illustrent cette volonté de réintroduire la nature au cœur des environnements urbains. En désimperméabilisant les sols de cours recouverts de bitume et en les transformant en espaces verts, ces projets ont pour but de lutter contre les îlots de chaleur, de favoriser l'infiltration des eaux des pluies et aussi de faire entrer la nature dans les cours d'école. Les élèves seront en contact direct avec la microfaune du sol (cloportes, vers de terre, collemboles, fourmis), les oiseaux (mésanges charbonnières étudiées dans le projet ACACIA, page 158 et les moineaux dans le projet URBASTRESS, page 172) et les plantes (végétation changeante au cours des saisons). Ces projets éducatifs sensibilisent les enfants à l'importance de préserver et de promouvoir la nature en ville.
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### ACACIA

#### Adaptation aux effets interactifs de l'urbanisation et des changements climatiques

##### Rappel des objectifs

En écologie évolutive, le changement climatique et l'urbanisation sont surtout étudiés séparément. Pourtant l'effet d'ilot de chaleur urbain constitue un défi supplémentaire pour des organismes déjà confrontés au changement climatique, en particulier durant les événements climatiques extrêmes (par ex. les vagues de chaleur). La chaleur accrue en ville représente de ce fait un théâtre d'études unique pour les scientifiques cherchant à comprendre comment les organismes s'adaptent (ou non) au réchauffement.

Le projet ACACIA vise (i) à comprendre et à prévoir l'impact des effets interactifs du changement climatique et de l'urbanisation sur l'évolution et la dynamique des populations en utilisant une espèce modèle en écologie évolutive : la mésange charbonnière, et (ii) à utiliser l'exemple des mésanges charbonnières face au changement climatique comme outil éducatif pour reconnecter les écoliers urbains à la nature.

Le projet est composé de trois tâches, reposant sur : (i) une expérience de jardin commun utilisant des œufs prélevés dans trois paires de populations forestières/urbaines de mésanges ; (ii) des suivis longitudinaux dans 13 paires forêts/villes de populations de mésanges charbonnières à travers l'Europe ; (iii) un protocole de recherche participative dans 15 classes de CM1, CM2 ou de sixième de Montpellier et de Paris, associé à un dispositif pédagogique. Dans le cadre de la tâche 1, nous construirons une carte à échelle fine des températures à travers les gradients d'urbanisation, comparerons les adaptations physiologiques (depuis les phénotypes jusqu'aux gènes) au réchauffement chez les oiseaux des forêts et des villes, et testerons l'hypothèse selon laquelle les organismes vivant en ville pourraient être pré-adaptés au réchauffement climatique parce qu'ils sont exposés à l'effet d'ilot de chaleur urbain. Dans la tâche 2, une collaboration européenne à grande échelle sur les suivis de mésanges permettra de vérifier si les ajustements phénologiques aux températures sont similaires entre les populations forestières et urbaines, et d'explorer

les conséquences évolutives et démographiques associées de cette plasticité. Dans le cadre de la tâche 3, nous impliquerons les écoles dans la collecte de données scientifiques tout en dispensant un enseignement sur la science et l'environnement, et en documentant les effets du dispositif participatif sur le lien des enfants avec la nature. Les trois tâches interdisciplinaires offriront une avancée majeure dans notre compréhension de la façon dont l'environnement urbain peut façonner l'adaptation des oiseaux au changement climatique et sur la façon dont l'éducation environnementale sur ce même sujet et dès le plus jeune âge peut contribuer à reconnecter les humains avec la nature.

##### Résultats majeurs

Le projet ACACIA a commencé en février 2023. Un postdoctorant a été recruté depuis août pour la tâche 1 et l'installation d'un laboratoire de respirométrie est bien avancée. Le dispositif éducatif de la tâche 3 a aussi fait l'objet de belles avancées, avec le recrutement de 15 enseignants qui participeront au dispositif durant l'année scolaire 2023-2024 et la commande de nichoirs connectés qui seront installés dans les écoles à la fin de l'automne 2023.

Début du projet : 2023 | Durée : 48 mois

Financement ANR : 685 301 €

Partenaires

Université de Montpellier

Coordination

Anne Charmantier - CNRS
anne.charmantier@cefe.cnrs.fr

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Poussin de mésange charbonnière de 15 jours qui vient d'être équipé d'une bague en métal avec un identifiant unique qu'il gardera toute sa vie.

© Anne Charmantier, projet ACACIA.
# ARMAGUEDON

### Approche interdisciplinaire en génomique, écologie urbaine et éco-épidémiologie pour une meilleure gestion des rats à Paris

#### Rappel des objectifs

L'objectif du projet ARMAGUEDON est de combler le manque de connaissances sur le rat brun en ville. Pour cela, nous proposons une nouvelle approche combinant écologie urbaine, génomique, parastatologie, microbiologie et perception sociale afin d'étudier les populations de rats bruns dans la ville de Paris, d'identifier les pathogènes et les vecteurs que le rat peut porter et d'évaluer l'impact que les pathogènes associés au rat pourraient avoir sur la santé publique. Notre objectif final est d'offrir de nouvelles connaissances biologiques, comportementales et historiques ainsi que des solutions pratiques pour améliorer la gestion des populations de rats dans les villes. La collaboration interdisciplinaire entre scientifiques et administrateurs urbains structurera un programme intégré de gestion des rats, développant ainsi de nouvelles options pour le contrôle des populations de rats et pour une meilleure perception sociale du rat dans la société.

#### Résultats majeurs

Le projet est encore en cours de réalisation, les données sont donc toujours en phase d'acquisition et les résultats à venir. Contrairement à l'hypothèse de départ d'une forte densité en rats bruns distribuée de manière homogène sur l'ensemble de l'aire d'étude (parcs, squares et jardins de la ville de Paris), les sessions de piégeage ont révélé une surestimation des densités réelles observées sur le terrain. Cela constitue un premier résultat remarquable de notre projet, qui nous a incité à augmenter les efforts de capture (piégeage standard et photographique notamment) pendant 12 mois supplémentaires. Cette prolongation nous a permis d'accroître suffisamment le nombre d'observations pour disposer d'estimations plus précises de la densité qui est l'un des objectifs centraux du projet. Mais aussi de disposer d'assez d'individus pour évaluer au mieux les risques sanitaires et disposer d'informations fiables sur des pathogènes rares d'importance en santé humaine et potentiellement présents à Paris. L'ensemble des résultats seront communiqués à la fin du projet, en janvier 2025.

#### Production scientifique et valorisation

Vergopoulous H. (2021) *Les rats de Paris : Une brève histoire de l'infamie* (1800-1939), Le Murmure, 96 p.

Denys C. C. (2022) Origine et évolution du rat noir et du rat brun en Europe : une histoire de co-évolution ? in Sidera I. (ed.) *Évolutions : Évoluons-nous ? Presses universitaires de Paris Nanterre*, pp. 187-218
Musée des Égouts, exposition *Rattus*. 15 septembre 2023-16 juin 2024, Bruxelles, Belgique.

Le projet a fait l'objet de :

- valorisations lors d'événements grand public : Fête de la Science 2023 et 2022, Fête l'animal en ville 2021, Congrès mondial de la nature de l'UICN, Dôme de la Biodiversité 2021;

- relais presse écrite : (2023) Nous n'aurons jamais une ville sans rats. *La Libre Belgique* ; (2023) Whack-a-Rat, *The New York Review* ; (2023) Notre voisin, le rat des villes, *Nat'Images* ; (2021) Pourquoi détestement-on autant les rats, ces animaux pourtant passionnants ? *NEON*.

- Relais radio et tv : (2023) *City Rats, unknown parallel world*, ARTE SCIENCE ; (2023) *Étudier les rats dans les villes*, Les années lumière, Radio Canada ; (2022) *Les Rats dans les villes*, JT France 3 Île-de-France ; (2022) *Biodiversité: qui sont les mammifères des villes* ? La Tête au Carré, France Inter ; (2022) Le rat brun, 20 minutes ; (2021) *Les rats des villes*, La Tête au Carré, France Inter ; (2020) *Rat*, Radio Campus.

Début du projet : 2021 | Durée : 47 mois

Financement : 362 816 €

#### Partenaires

Institut Pasteur | RS2GP | VetAgroSup | GRIPIC | Sorbonne Université

#### Coordination

Aude Lalis - Muséum national d'Histoire naturelle
aude.lalis@mnhn.fr

Une étude intégrative inédite par son approche interdisciplinaire en génomique, écologie urbaine et éco-épidémiologie pour une meilleure compréhension des rats à Paris.

© A. Lalis, projet ARMAGUEDON.

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### BISES

## Biodiversité des sols urbains et villes durables : état des lieux, interactions entre les systèmes productifs et non productifs et importance pour la fourniture de services écosystémiques

### Rappel des objectifs

Afin d'améliorer la qualité de vie et de favoriser la biodiversité dans les villes, un nouveau modèle propose de favoriser les espaces de nature pouvant potentiellement fournir des services écosystémiques (rafraîchissement de l'air, gestion des eaux pluviales, bien-être). La connaissance du fonctionnement des sols urbains est primordiale pour assurer et optimiser ces services. En effet, la biodiversité des sols assure de nombreuses fonctions comme la structuration des sols, le recyclage des nutriments, la décomposition de la matière organique, le stockage/déstockage du carbone ou la régulation des bioagresseurs. Ces organismes sont toutefois sensibles aux contraintes exercées par et sur le milieu urbain.

Le programme BISES vise à améliorer les connaissances sur la composition et la dynamique spatiale et temporelle de la biodiversité des sols urbains en fonction des pratiques de gestion et des propriétés des paysages. Il repose sur deux approches :

- Un volet académique réalisé sur près de 200 sites répartis sur quatre territoires contrastés d'un point de vue pédoclimatique (Nantes, Paris, Nancy et Montpellier) et comprenant une grande partie des usages des espaces verts non productif (parcs, ronds-points et linéaire de voirie) et productif (fermes urbaines, jardins partagés...). Dans ce réseau de sites, un grand nombre d'indicateurs des sols a été étudié : physico-chimie, biodiversité et fonctions (ex. stockage du carbone) assurées par celle-ci.

- La mise en place d'un outil de sciences participatives permettant de comprendre la réponse de la biodiversité visible à l'œil nu (mésofaune, macrofaune) des pratiques de gestion sur l'ensemble du territoire métropolitain en associant des publics non académiques.

### Résultats majeurs

Les premiers résultats marquants du programme en cours sont :

- L'identification spatiale et multicritère d'environ cinquante sites d'étude pour chacune des quatre collectivités et qui ont fait l'objet d'échantillonnages et d'analyses.

- L'échantillonnage de l'ensemble de ces sites sur deux années consécutives (2021 et 2022). Ces campagnes ont permis de collecter de nombreux échantillons de sol et d'organismes par année de suivi en vue de caractériser les paramètres agronomiques et physiques des sols ainsi qu'un lot d'indicateurs liés à la macrofaune (blocs de sol pour vers de terre, pots pièges pour invertébrés de surface), mésofaune (carottes de sol), microfaune (nématodes) et aux micro-organismes. Ces résultats font l'objet d'une étude statistique approfondie afin de déterminer l'influence de la gestion et de la typologie des sols sur leur qualité biologique et de fournir des indicateurs de gestion.

- La construction dès 2020 de QUBS, un programme de sciences participatives, déployé nationalement en 2022 à travers la mise en ligne d'une plateforme de participation (qubs.fr). QUBS propose aujourd'hui trois protocoles non léthaux d'observation de la faune du sol (i) *Noctambule* qui propose la mise en place d'un pot piège non létal ; (ii) *Aspifaune*, utilisant un aspirateur à insectes ; (iii) *Opération escargots* pour l'observation des mollusques. La promotion et l'animation de QUBS ont permis de mobiliser environ 750 participations de 255 volontaires répartis entre les trois protocoles.

- La dissémination des résultats auprès de différents réseaux et publics différents (réseaux de professionnels de l'aménagement et des espaces verts, colloques scientifiques, grand public, etc.).

### Production scientifique et valorisation

Vidal-Beaudet L., et al. (2023) An innovative site sampling strategy to assess urban soil biodiversity, *Acta Horticulturae*, 1374, pp. 213-220.

Dagois R., et al. (2023) A citizen science program to evaluate soil biological quality in urban areas, *Acta Horticulturae*, 1374, pp. 141-148.

Vergnes A., et al. (2022) The BISES project : towards a better understanding of urban soil biodiversity, *SFE² GFÓ EEF joint meeting, international conference on ecological sciences*, Metz, 22-25 november 2022, France.

Consortium ANR Bises (2022) Biodiversité des sols urbains et villes durables - le programme de recherche « BISES » dans les parcs, jardins et espaces verts parisiens, *Info-Etudes n°55*, revue de la Ville de Paris, pp. 15-20.

Projection (2022) Un jardin pour s'enraciner, Journées Nationales d'Action contre l'Illettrisme.
https://anrbises.cefe.cnrs.fr/

Début du projet : 2020 | Durée : 54 mois

Financement ANR : 710 556 €

Partenaires

IEES | CESCO | Observatoire des sciences de l'Univers Ecce Terra | PLANTE & CITE | Institut agro Rennes-Angers | INRAE

Coordination

Alan Vergnes - Université Paul-Valéry Montpellier 3
alan.vergnes@univ-montp3.fr

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Échantillonnage de la faune des sols du parc Monceau.
© J. C. Lata, projet BISES.
# ECOPOLIS

### Conversion d'une friche urbaine en un laboratoire vivant durable et éducatif, basé sur une approche de gestion par le phytomanagement

#### Rappel des objectifs

La transformation du territoire industriel du Nord Franche-Comté (NFC) nécessite la gestion de son passé et de ses anciens sites industriels. La faible valeur de ces terres marginalisées, dans un contexte de marché immobilier détendu, n'encourage pas spontanément leur reconquête, mais favorise plutôt la périurbanisation, l'artificialisation des terres agricoles, les longs trajets domicile-travail et la dévitalisation des centres. Le phytomanagement (gestion des sols pollués par les plantes) est l'une des alternatives aux méthodes d'excavation très coûteuses et peut contribuer au développement de solutions accessibles pour la restructuration des sites en leur donnant de multiples usages. L'objectif général du projet ECOPOLIS est de restaurer la friche polluée du site de la friche industrielle de Vieux-Charmont (Doubs), par la mise en place d'un laboratoire vivant de recherche appliquée et d'enseignement portant sur la durabilité et intégrant une approche phytomanagement sur un site industriel pollué. La mise en œuvre s'articule autour de trois objectifs spécifiques : (i) caractériser intégralement spatialement et quantitativement la pol- lution, la mobilité et les impacts environnementaux et humains du site, en utilisant des méthodes innovantes qui seront déployées sur site pour répondre aux défis technologiques liés à la gestion des sites et sols pollués ; (ii) mettre en place un living-lab suivant la Méthodo- logie Nationale, avec l'ensemble des autorités locales, des acteurs publics et privés, afin de tester différents scénarios de gestion de la pollution (iii) pour évaluer le potentiel de réplicabilité sur d'autres terres marginales du territoire.

#### Résultats majeurs

Le projet a permis :

- La caractérisation initiale du site et ressources biologiques. Deux campagnes majeures de prélèvements de sol et de végétation ont permis de (i) construire des cartes de localisation des contaminants, (ii) évaluer les transferts du sol jusqu'aux principales espèces végé- tales présentes et (iii) déterminer des risques sanitaires en cas d'ex- position aux contaminants. Ce travail a été publié (Collot et al., 2023). Une collection d'isolats microbiens (bactéries et champignons) a pu être constituée. Ces micro-organismes, pour certains non iden- tifiés jusqu'à présent, constituent des ressources biologiques

d'intérêt pour la remédiation des sols pollués, et dont les génomes sont en cours d'exploitation.

- L'identification du potentiel de réplication sur le territoire Nord- Franche Comté. L'Agence de Développement et d'Urbanisme du Pays de Montbéliard (ADU) a cartographié l'ensemble des friches industrielles du territoire, et le consortium a retenu une douzaine de sites pouvant potentiellement accueillir des projets de phytoma- nagement. L'ADU a ensuite, avec l'appui de l'Agence d'Urbanisme du Territoire de Belfort (AUTB), conduit des entretiens auprès des élus. Lors de ces entretiens de nombreux sujets ont été abordés comme les avantages et le fonctionnement du phytomanagement, les enjeux du site à l'échelle communale et intercommunale, les aides possibles.

- L'implication dans d'autres projets. Ce site emblématique des friches industrielles du territoire a été inclus dans deux autres projets euro- péens financés (BIOSYSMO 2022-2026 avec l'université de Bour- gogne-Franche-Comté [UBFC] comme partenaire, et EDAPHOS 2023-2027 avec l'UBFC comme coordinateur).

#### Production scientifique et valorisation

Collot J., et al. (2023) Floristic survey, trace element transfers between soil and vegetation and human health risk at an urban industrial wasteland, *Journal of hazardous materials*, 459, 132169.

**Début du projet** : 2020 | **Durée** : 42 mois
**Financement** : 495 938 €

**Partenaires**

Institut FEMTO-ST I Université de Bourgogne Franche- Comté | Pays de Montbéliard | Agglomération I Agence de Développement et d'Urbanisme du Pays de Montbéliard | TESORA

**Coordination**

Michel Chalot – COMUE Université Bourgogne-Franche- Comté
michel.chalot@univ-fcomte.fr

Esquisse de la friche industrielle de Vieux-Charmont restaurée. Une zone sera dédiée à la recherche scientifique avec son laboratoire dédié. Une zone accessible au public laissera place aux médias d'interprétation et à des placettes d'observation. © projet ECOPOLIS.

<figure><img src="image_108.png" /></figure>
### ECOVILLE

#### La végétalisation des murs et des rues comme outil de résilience urbaine ?

##### Rappel des objectifs

La promotion de la nature fait partie des outils retenus pour améliorer le cadre de vie urbain, limiter les pollutions, atténuer les effets du réchauffement climatique et participer au maintien d'une biodiversité. Mais les travaux en écologie urbaine ont ciblé avant tout les espaces verts et les toitures végétalisées. Très peu de recherches concernent la végétalisation des murs, des cours et des rues qui pourraient jouer un rôle social, écologique et physique fondamental sur la durabilité urbaine. Cette recherche est indispensable à une réflexion globale d'urbanisme et à la mise en place des trames vertes en ville dense.

Le projet ECOVILLE vise à faire un premier bilan des services écologiques fournis par ces végétalisations, d'étudier leurs fonctionnements écologiques et biochimiques, les techniques de mise en œuvre et les appréciations citadines mais aussi d'expérimenter des prototypes innovants. Les travaux d'observation et d'expérimentation ont été réalisés essentiellement sur le Grand Paris. Notre programme s'est décliné en deux grands axes :

- Qu'est-ce qui existe et comment cela fonctionne-t-il aujourd'hui ?
Ce travail a impliqué des recherches sur les fonctionnements écologiques et sociétaux.

- Quelles propositions innovantes peuvent-elles être apportées ? Cela a impliqué des travaux à l'échelle du bâti mais aussi des études sur les potentialités et les fonctionnements à l'échelle globale

##### Résultats majeurs

L'analyse de 1 500 pieds d'arbre permet de mettre en évidence une dispersion de la flore de proche en proche ou une dispersion sourcepuits depuis les parcs du secteur. Des prélèvements de vers de terre sur un gradient d'urbanisation ont permis de montrer une structuration génétique des vers de terre des parcs parisiens moins influencée par des processus de colonisation de proche en proche que par des événements de transport de terre. Des analyses montrent que les arbres en condition de stress hydrique pourraient réguler leurs réserves de carbone selon une stratégie de survie à long terme. Ces

résultats appellent à repenser les stratégies actuelles d'irrigation en ville. Les tilleuls argentés plantés dans les rues, sans stratégie d'irrigation particulière, pourraient ainsi être exposés à un risque croissant de mortalité lié au stress hydrique. À partir d'une enquête sur l'histoire de murs parisiens et d'entretiens auprès des habitants et des gestionnaires, on constate une appréciation unanimement positive au début du développement de la végétation, mais lorsque le mur est complètement recouvert, un végétal mal géré est éliminé ou rabattu. Il y a un retournement d'appréciation. Nous avons débuté des expérimentations sur trois bâtiments pour tester une palette végétale de grimpantes et retombantes composées d'espèces exotiques et indigènes. Enfin, un recensement des murs végétaux et des séries d'entretiens révèlent de grandes disparités territoriales selon le tissu urbain. Les murs végétaux sont plus fréquents là où coexistent des morphologies bâties diverses. Les façades sur l'espace privé reçoivent plus de végétation que sur l'espace public.

##### Production scientifique et valorisation

Clergeau P., (2018) La biodiversité en ville dense : nouveaux regards, nouveaux dispositifs. Synthèse opérationnelle du programme de recherche ANR ECOVILLE, *Plante & Cité*, 60 p.
Agence d'architecture XLGD. Système de mur végétalisé, Brevet FR3071129, 22 mars 2019.

**Début du projet : 2014 | Durée : 48 mois**

**Financement ANR : 639 638 €**

**Partenaires**

Sorbonne Université | CNRS | Agence d'architecture XLGD
TOPAGER SAS | Atelier Parisien d'Urbanisme | Plante & Cité

**Coordination**

Philippe Clergeau - Musem national d'Histoire naturelle
philippe.clergeau@mnhn.fr

<figure><img src="image_109.png" /><figcaption>Façades végétalisées à Paris.
© L. Cornier, projet ECOVILLE.</figcaption></figure>
# ELOCANTH

## Evolution de l'adaptation locale en environnement anthropisé

### Rappel des objectifs

Les espèces végétales rencontrées sur les sites pollués par les métaux sont dites métallophytes, ou pseudométallophytes si elles se dévèloppent aussi sur des sites non pollués. Elles sont par définition tolérantes aux métaux, et certaines sont aussi hyperaccumulatrices de métaux dans les tissus aériens, et constituent des ressources génétiques pour le développement de techniques de dépollution des sols ou d'amélioration de la qualité nutritive des aliments végétaux. Nous avons donc étudié les mécanismes génétiques et épigénétiques responsables de l'adaptation locale aux sols pollués par les métaux, en nous focalisant sur les caractères d'intérêt que sont la tolérance et l'hyperaccumulation.

Nous avons mis en place un dispositif d'évolution expérimentale, en semant des individus issus de sites non pollués sur un sol pollué par le zinc, et en poursuivant ce processus pendant plusieurs générations, dans le but de mimer la colonisation des sols pollués et d'observer les premières étapes de la sélection naturelle. Nous avons également réalisé des croisements contrôlés entre individus issus de sites pollués et de sites non pollués, afin de rechercher le déterminisme génétique des traits d'histoire de vie qui définissent la tolérance, et des capacités d'hyperaccumulation. Enfin, une méthode spécifique de séquençage nous a permis de visualiser les régions du génome modifiées chimiquement par le stress métallique, sans modification de la séquence en bases azotées (épigénétique).

### Résultats majeurs

Le dispositif d'évolution expérimentale sur l'espèce modèle *Noccaea caerulescens* (famille des Brassicacées) a été conduit pendant 5 générations, au-delà de la fin du projet. Nous avons tout d'abord exploré les traits d'histoire de vie en lien avec la valeur sélective, afin d'être capables de l'estimer et d'en tenir compte pour la création des générations successives. Nous avons ensuite évalué l'ensemble des traits potentiellement sous sélection, y compris l'hyperaccumulation, et nous avons aujourd'hui de nombreux éléments pour expliquer les

processus sélectifs induits par la pollution au zinc. Cette expérience nous a ouvert de nombreuses perspectives sur les stratégies d'adaptation, et de nouvelles collaborations notamment en écologie fonctionnelle.

Nous avons également réalisé les croisements contrôlés prévus pour les deux espèces modèles *Arabidopsis halleri* et *Noccaea caerulescens*, et nous avons examiné les descendants pour l'ensemble des traits relatifs à la tolérance et à l'hyperaccumulation. La cartographie des régions génomiques impliquées dans le déterminisme de ces traits est encore en cours pour l'espèce *Noccaea caerulescens*. Enfin, pour les deux espèces modèles précitées, l'analyse épigénétique a été effectuée à l'université de Liège, avec qui nous collaborons encore sur cet aspect.

### Production scientifique et valorisation

Nowak J., et al. (2022) Sublethal effects of metal toxicity and the measure of plant fitness in ecotoxicological experiments, *Environmental pollution*, 304, pp. 119-138.

Karam M-J., et al. (2019) Genetic architecture of a plant adaptive trait: QTL mapping of intraspecific variation for tolerance to metal pollution in *Arabidopsis helleri*, *Heredity*, 122(6), pp. 877-892.

Nowak J., et al. (2018) Can zinc pollution promote adaptive evolution in plants? Insights from a one-generation selection experiment, *Journal of Experimental Botany*, 69(22), pp. 5561-5572.

Début du projet : 2013 | Durée : 48 mois

Financement : 289 999 €

Coordination

Hélène Frérot – Université de Lille –
helene.frerot@univ-lille.fr

La troisième population expérimentale « EP3 » est répartie sur deux mésocosmes : « EP3-1 » et « EP3-2 ». En arrière-plan, la deuxième population expérimentale « EP2 » est surmontée d'une cage imperméable au vent et aux insectes, pour empêcher les échanges de pollen.

© H. Frérot, projet ELOCANTH.

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# EVNATURB

## Evaluation des performances éco-systémiques d'une renaturation du milieu urbain

### Rappel des objectifs

En milieu urbain, les conséquences de la densification et de l'augmentation en intensité et en fréquence des événements climatiques extrêmes sont nombreuses : inondations, îlots de chaleur, dégrada-tion de la biodiversité. Les solutions fondées sur la Nature (SfN), comme les toitures végétalisées ou les noues, apparaissent particu-lièrement efficaces pour réduire ces impacts potentiels.

Le projet EVNATURB a pour objectif d'avancer dans le développe-ment d'une plateforme facilitant l'évaluation de certains des services écosystémiques prodigués par les SfN (gestion des eaux pluviales, atténuation des îlots de chaleur, amélioration de la biodiversité). Il met en œuvre une approche multidisciplinaire, multi-échelle et mul-tiphysique pour :

- Coupler hydrologie, thermique, urbanisme, et écologie, en se foca-lisant sur les activités expérimentales et de modélisation liées à l'estimation des flux d'évapotranspiration, pour améliorer nos connaissances sur le comportement thermo-hydrique des SfN.

- Caractériser les variabilités spatio-temporelles des processus phy-siques concernés sur une large gamme d'échelles à l'aide de : (i) la mise en œuvre d'un système de mesures haute résolution, trans-portable et innovant, (ii) l'utilisation d'outils analytiques et de modé-lisations adaptées.

- Caractériser l'implantation de SfN en prenant en compte tant les enjeux socio-économiques locaux, que les services écosystémiques qu'elles prodiguent pour définir des indicateurs quantitatifs pertinents.

### Résultats majeurs

(i) Une méthodologie a été développée pour mesurer le flux d'éva-potranspiration d'une structure végétalisée à plusieurs échelles spatiales (en utilisant entre autres une chambre à transpiration, un scintillomètre, des capteurs de teneur en eau). Les mesures collectées ont donné lieu à la création d'une base de données.

(ii) Les freins et leviers en lien avec la mise en œuvre de SfN ont été inventoriés et analysés auprès d'acteurs issus des milieux acadé-miques, institutionnels et opérationnels.

(iii) Une classification des espèces végétales mises en œuvre dans les SfN a été opérée pour faire le lien entre leurs traits fonctionnels et leurs services écosystémiques. Ce travail a débouché sur une réflexion sur les conséquences des changements globaux sur

l'évolution de ces traits et des services associés, ainsi qu'à des recommandations en termes d'espèces et de pratiques pour s'as-surer de la durabilité de ces solutions.

(iv) Un couplage a été opéré entre la plateforme de modélisation pluie-débit Multi-Hydro et le modèle de microclimat Solène-Mi-croclimat via le calcul de l'évapotranspiration. Ce couplage itératif a pu être validé à l'aide de données expérimentales.

(v) Des travaux de scénarisation de l'implantation des SfN à travers les échelles urbaines ont été mis en œuvre à l'aide du logiciel Frac-talopolis afin de répondre au déficit d'espaces verts tout en opti-misant leur accessibilité.

(vi) Des partenariats avec des industriels (Soprema, RATP) ont été lancés en fin de projet pour valoriser opérationnellement ces résultats.

### Production scientifique et valorisation

Versini P.-A., et al. (2023) Measurements of the energy balance com-ponents of a large green roof in the greater Paris area, *Earth System Science Data*, 12, pp. 1025-1035.

Duffaut C., et al. (2022) Barriers and levers for the implementation of sustainable Nature-based Solutions in cities: Insights from France, *Sustainability*, 14(16), 9975.

Duffaut C., et al. (2022) Are really Nature-Based Solutions sustainable solutions to design future cities in a context of global change? Discussion about the vulnerability of these new solutions and their pro-bable unsustainable implementation, *Science of the Total Environment*, 853.

Versini P.A., et al. (2020) Fractal analysis of green roof spatial imple-mentation in European cities, *Urban Forestry and Urban Greening*, 49, 126629.

Début du projet : 2018 | Durée : 57 mois

Financement ANR : 305 640 €

Coordination

Pierre-Antoine Versini - ENPC

pierre-antoine.versini@enpc.fr

Structuration, actions, partenariat du projet EVNATURB.
© P.-A. Versini, projet EVNATURB.

<figure><img src="image_111.png" /></figure>
# FEW-meter

## The FEW-meter : an integrative model to measure and improve urban agriculture, shifting it towards circular urban metabolism

### Rappel des objectifs

Ce projet cherche à mesurer l'efficience productive de différents types de jardins et fermes urbaines mais également les impacts sociaux de cette agriculture urbaine sur ses acteurs. En comparant différents pays et différents types d'agriculture urbaine, il cherche aussi à identifier les pratiques et les politiques publiques les plus efficaces afin d'établir des scénarios et des conseils pour améliorer les flux d'eau, d'énergie et d'aliments à l'échelle de la ville. Par ailleurs des expérimentations plus ciblées s'intéressent à la décontamination des sols et la gestion à l'échelle locale des déchets organiques.

Près de 80 jardins et fermes urbaines dans 5 pays (Pologne, Allemagne, France, Royaume-Uni, États-Unis) ont été suivis pendant deux saisons de culture avec des relevés faits par les jardiniers et agriculteurs de leur consommation (eau, énergie, etc.) et de leur production. Par ailleurs, des entretiens avec tous ces acteurs mais également avec des experts de l'agriculture urbaine des 5 pays ont permis d'aborder à la fois la facette impact social mais également politique publique de la dimension locale à nationale pouvant impacter l'agriculture urbaine via l'eau, l'énergie et l'alimentation. Enfin, la modélisation et en particulier les techniques d'analyse de cycle de vie permettent d'élaborer des scénarios et de les tester à l'échelle d'une ville pour identifier les opportunités et les freins à une amélioration du métabolisme urbain.

### Résultats majeurs

Les mesures effectuées sur le terrain ont permis pour la première fois d'avoir des références de productivité et d'efficience avec la même méthode sur différents types d'agriculture et différents pays. Par ailleurs, la comparaison des données a permis de mesurer l'effet de l'environnement et des pratiques agricoles sur l'efficience de production. Malgré une année 2020 atypique, l'année 2019 a été riche en enseignements et l'année 2020 a été l'occasion de suivre l'impact de la crise Covid-19 sur l'agriculture urbaine dans 5 pays. Les entretiens avec les jardiniers et agriculteurs ont permis de confirmer les motivations des acteurs (être à l'extérieur, agir pour l'environnement, consommer des produits frais, etc.) mais aussi l'impact perçu sur la santé. Une analyse de 72 politiques publiques sur 5 villes dans 5 pays a permis d'identifier des méthodes pour favoriser le développement de l'agriculture urbaine. Les expérimentations dirigées sur la production sur sol contaminé au plomb a permis de confirmer la possibilité de produire des légumes sans contamination des récoltes et les tests de microméthanisation ont montré la possibilité de mettre en place des méthaniseurs au sein d'un quartier pour recycler ses déchets organiques.

Ces recherches ont permis d'établir des références qui seront utiles pour toute recherche ultérieure sur l'efficience de production en agriculture urbaine, de progresser sur la question de la gestion des sols contaminés en ville qui est une question cruciale en ce moment et a débouché sur la création de formations et de plans pour construire des microméthaniseurs. Les données ont été enregistrées dans une base de données relationnelle afin de permettre à des études ultérieures d'avoir accès à ces informations. https://zenodo.org/communities/few-meter?q=&l=list&p=1&s=10&sort=newest

### Production scientifique et valorisation

Dorr E., et al. (2023) Food production and resource use of urban farms and gardens: a five-country study, *Agronomy for Sustainable Development*, 43 (18).

Illieva R., et al. (2022) The Socio-Cultural Benefits of Urban Agriculture: A Scan of the Literature, *Land*, 11(5).

Blythe V., et al. (2021) "We Have Been Part of the Response": The Effects of COVID-19 on Community and Allotment Gardens in the Global North, *Frontiers in Sustainable Food Systems, 5*.

Kirby C.K., et al. (2021) Differences in motivations and social impacts across urban agriculture types: Case studies in Europe and the US, *Landscape and Urban Planning*, 212.

**Début du projet : 2018 | Durée : 48 mois**

**Financement : 171 434 €**

**Partenaires**

IRSTV, CNRS | University in Poznan, University of Life Sciences, City of Gorzow, Polski Zwiazek Działkowcow - Okreg Gorzow Wielkopolski (Pologne) | Research Institute for Regional and Urban Development, Landesverband Wesrfalen und Lippe der Kleingärtner e.V (Allemagne) | School of Architecture - University of Portsmouth, LEAP Micro AD Ltd, Federation of City Farms and Community Gardens (Royaume-Uni) | The City University of New York, Graduate School of Public Health and Health Policy, University of Michigan, School of Natural Resources and Environment (États-Unis)

**Coordination**

Agnès Lelièvre - AgroParisTech
agnes.lelievre@agroparistech.fr

Toit productif sur un collège
parisien, août 2020.
© A. Lelièvre, projet FEW-Meter.

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# JASSUR

## Evaluation des performances éco-systémiques d'une renaturation du milieu urbain

### Rappel des objectifs

JASSUR étudie de façon transdisciplinaire les pratiques, fonctions et risques associés aux jardins collectifs urbains en expansion au sein de territoires confrontés aux défis de la durabilité. Il s'agit de mieux connaître ces systèmes complexes et multifonctionnels pour mieux les gérer. JASSUR se fonde sur une question centrale : quels services assurent les jardins associatifs urbains ? À cet égard, une caractérisation biophysicochimique des sols et des produits issus des jardins est réalisée. Il s'agit d'évaluer la fertilité des sols, leur aptitude à être support de biodiversité et les risques environnementaux et sanitaires dus aux pollutions potentielles, l'ensemble concourant à qualifier le service d'approvisionnement alimentaire. De la même manière, une caractérisation sociotechnique des pratiques des jardiniers est nécessaire pour juger de la participation des produits du jardin à l'alimentation et à la nutrition familiale. En parallèle, une caractérisation sociopolitique de la gouvernance de ces espaces est nécessaire pour faire émerger des modes de gestion renouvelés, des recommandations aux acteurs et, si nécessaire, des procédés biologiques de dépôtution des sols. Pour cela, douze partenaires de la recherche et du monde associatif ont ancré leurs travaux sur les territoires de sept agglomérations aux conditions pédoclimatiques contrastées : Lille, Grand Lyon, Marseille, Grand Nancy, Nantes, Paris/Île-de-France, Grand Toulouse.

ponctuellement être remis en cause par des risques sanitaires. Dans ce cas, une bioremediation de la pollution métallique est envisageable. Il en résulte globalement la nécessité d'organiser la filière jardin au niveau national et de l'encadrer par des dispositifs d'accompagnement et réglementaires. Depuis la fin du projet JASSUR, des partenaires du consortium ont porté plus de 10 nouveaux projets collaboratifs, ont participé à des projets européens incluant la thématique de l'agriculture urbaine et ont rédigé des guides destinés à éclairer les pratiques de jardinage.

### Production scientifique et valorisation

Béchet B., et al. (2018) Spatial variability of trace elements in allotment gardens of four European cities: assessments at city, garden, and plot scale, *Journal of Soils and Sediments*, 18(2), pp. 391-406.
Chenot E.D., et al. (2013) Jardins potagers : terres inconnues ? *EDP Sciences*, 176 p.

Consalès J. N., et al. (2018) Des documents de planification et d'urbanisme aux politiques publiques dédiées : la prise en compte des jardins collectifs dans sept agglomérations françaises, *VertigO - la revue électronique en sciences de l'environnement*. Hors-série 31 [en ligne]. Damas O., et al. (2018) Présomption de pollution d'un sol : des clés pour comprendre et agir, *Plante & Cité*, Angers, 36 p.

### Résultats majeurs

À l'échelle nationale, l'éclatement des formes de jardins collectifs résulte d'attentes sociales et écologiques de plus en plus diversifiées. À l'échelle locale, les modes de gouvernance sont contrastés et mobilisent des réseaux d'acteurs de plus en plus complexes. Au jardin, la fonction alimentaire est pluridimensionnelle et la tendance est à l'écologisation des pratiques. Si la qualité des sols de jardins est très hétérogène, ils demeurent très majoritairement fertiles, supports d'une biodiversité considérable tout en présentant localement des niveaux de pollution élevés dus aux pratiques de jardinage et à l'environnement urbain. L'évaluation du service d'approvisionnement alimentaire résulte du diagnostic de fertilité des sols, de la connaissance des pratiques culturales, des productions, de leur destination, des mesures des quantités consommées et des apports nutritionnels. Pour le jardinier, l'intérêt alimentaire et nutritionnel peut

Début du projet : 2013 | Durée : 36 mois

Financement ANR : 984 879 €

Partenaires

INPT | INRAE | CNRS | Université de Bretagne Occidentale | ISARA-Lyon | Inserm | JUNIA | DRIEAT Île-de-France | Programme Autoproduction Développement social (PADES) | Plante&Cité | JUNIA

Coordination

Christophe Schwartz – Université de Lorraine
christophe.schwartz@univ-lorraine.fr

Jean Noël Consalès – Université d'Aix Marseille
jean-noel.consales@univ-amu.fr

<figure><img src="image_113.png" /></figure>

Le jardin collectif urbain : objet d'étude biophysicochimique, sociotechnique et sociopolitique dans le projet JASSUR.
© C. Schwartz, LSE, UL-INRAE, projet JASSUR.
# PROOF

### Apport énergétique d'une toiture végétalisée sur la production électrique d'un panneau photovoltaïque – critères d'évaluations énergétique et environnementale de l'échelle du bâtiment à celle de l'ilot

#### Rappel des objectifs

Le milieu (hyper)urbain fait face actuellement à de forts enjeux de densification dans des zones contraintes. À l'échelle du quartier, les toitures apparaissent comme de rares opportunités de surfaces de renaturation d'un milieu très artificialisé avec des toitures végétalisées, mais elles peuvent aussi être mobilisées pour l'installation de panneaux photovoltaïques (PV). Une compétition peut dès lors opposer ces deux technologies qui répondent à des enjeux globaux mais aussi locaux différents. Il est alors opportun de chercher à les associer afin d'optimiser leurs performances énergétique et environnementale.

Le projet PROOF cherche à confronter des dispositifs de toitures et évaluer leurs impacts et performances énergie/environnement à des scénarios contrastés d'aménagement urbain, en lien avec les enjeux territoriaux associés. Il s'intéresse plus particulièrement, à l'étude des toitures biosolaires (TBS), résultants de l'association d'une toiture végétalisée extensive et d'un panneau photovoltaïque.

#### Résultats majeurs

Quatre parcelles différentes ont été instrumentées afin de quantifier les effets sur la production électrique des panneaux. Il s'agit d'une parcelle TBS, d'une parcelle coolroof + PV (surface recouverte par une peinture réflective), d'une parcelle TBS avec stockage d'eau et d'une parcelle gravier + PV dite de référence. Les deux toitures biosolaires TBS ont aussi fait l'objet d'un recensement de la biodiversité (flore). Nous avons pu observer pour les quatre parcelles que la production électrique était très dépendante de la température de surface sous le PV. Les échanges radiatifs entre la face arrière du panneau et le sol ont une influence prépondérante sur la production électrique. Ceci est particulièrement vrai pour les sols les plus « clairs » des parcelles coolroof et gravier, pour lesquels, les meilleures performances ont été observées. Le flux convectif joue aussi un rôle important, en particulier sur la face côté ciel du PV. Contrairement à une hypothèse formulée, le flux de chaleur latente ne semble pas assez important pour améliorer la production. Pour les parcelles TBS, lorsque les plantes et le sol ont une teneur en eau faible, les températures de

surfaces (sol + végétation) peuvent être inférieures à celles des parcelles coolroof, voire gravier, augmentant ainsi, les échanges radiatifs. La présence de la végétation d'une toiture végétalisée extensive ne semble donc pas augmenter la production électrique d'un panneau photovoltaïque.

Les relevés de biodiversité ont montré un impact fort des PV sur le développement de la végétation. En effet, au printemps, la végétation se développe plus sous le PV qu'à côté tandis qu'à la période chaude, la végétation décroît sous l'effet des stress hydrique et thermique.

#### Production scientifique et valorisation

Villemin T., et al. (2022) Thermal characterization of a photovoltaic panel under controlled conditions, *Renewable Energy* 198, pp. 28-40.
Villemin T., et al. (2024) Monte Carlo prediction of the energy performance of a photovoltaic panel using detailed meteorological input data, *International Journal of Thermal Sciences*, 195.

Villemin T., et al. (2023) Experimental study and numerical simulations of the airflow around a photovoltaic panel in urban configuration, *11<sup>th</sup> International Conference on Urban Climate*, Sydney, Australia, 28 August-1st September.

Claverie R., et al. (2023) PROOF : A collaborative project to assess the multi-scale benefits of biosolar roofs, *11<sup>th</sup> International Conference on Urban Climate*, Sydney, 28 August-1<sup>st</sup> September 2023, Australia.

**Début du projet : 2019 | Durée : 48 mois**

**Financement : 503 235 €**

**Partenaires**

LEMTA | Université de Lorraine | LMOPS – Université de Lorraine | Efficacity | LES – Université de Lorraine | CSTB

**Coordination**

Rémy Claverie – Cerema
remy.claverie@cerema.fr

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Photo de la plateforme expérimentale du Cerema montrant les deux parcelles végétalisées pourvues de panneaux photovoltaïques (toiture biosolaire).
© R. Claverie, projet PROOF.
### SENSIBILIA

## Sensibilités à l'épreuve de l'Anthropocène

### Rappel des objectifs

Nous faisons l'hypothèse que la question de la sensibilité est une entrée particulièrement pertinente pour penser les transformations actuelles et à venir de nos milieux de vie. La sensibilité n'est pas une simple réception passive mais plutôt une puissance d'intensification et de transformation de notre relation au monde.

Ce projet propose de mettre à l'épreuve de l'anthropocène les divers paradigmes sensibles qui questionnent les expériences et les transformations contemporaines des environnements habités (approches en termes d'ambiance, de paysage, d'esthétique environnementale, de milieu, d'atmosphère, d'éco-somatique, de poétique urbaine). Il interroge la puissance heuristique et le potentiel opératoire de telles approches en matière d'enjeux socio-écologiques.

Un des intérêts des approches sensibles est de ramener la question de l'anthropocène à l'échelle des situations de tous les jours, de la faire vivre au quotidien et de l'enchâsser dans nos pratiques, gestes et expériences les plus ordinaires. Ces approches pourraient déboucher sur une prise en compte plus complète et plus vigoureuse des enjeux environnementaux dans les actions d'aménagements.

### Résultats majeurs

Le projet comprend une cartographie raisonnée des approches sensibles vis-à-vis des enjeux socio-écologiques. Cette cartographie met en évidence des filiations, des positions et des imbrications de chaque tradition de pensée. Elle prend la forme d'une base de données bibliographique et d'une bibliographie commentée qui sera à terme accessible en ligne sur une plateforme dédiée.

Cinq séminaires de recherche mettant à jour et en débat l'apport respectif de chacune des approches ont permis de révéler les ressources des approches sensibles, en partant d'un ensemble d'énigmes de pensée articulées à des chantiers concrets (https://www.canal-u.tv/chaines/aau/sensibilia).

Une mise à l'épreuve expérimentale du potentiel opératoire des démarches étudiées a été mise en œuvre, à travers quatre chantiers transversaux concrets et situés, pour tester et mettre au travail des collaborations interdisciplinaires et multipartenaires. Par exemple, le chantier « Imprégnations atmosphériques » a expérimenté de multiples méthodes de collecte et de mise en commun de données sur les sensations respiratoires situées. L'ensemble de ces travaux fera l'objet d'un ouvrage collectif qui développera à la fois un aspect spécifique à chacun des quatre chantiers et certaines transversales à ces derniers. Autre exemple, le chantier « Strates » a permis une collaboration fructueuse avec Yves Monnier, artiste-plasticien, et de très nombreux partenaires (Grenoble-Alpes-Métropole, Musée de Grenoble, École des Beaux-Arts de Grenoble, Médiarts 38, ainsi que des écoles, des communes et des associations). Ces partenaires ont été parties prenantes d'une œuvre artistique et de l'enquête en cours. Les œuvres conçues et réalisées dans le cadre de ce chantier (pochoirs, films documentaires) sont exposées au Centre d'art Vallès de Saint-Martin d'Hères (février 2024), à la Conciergerie à Chambéry (mars 2024) et dans le cadre de la biennale arts-sciences Experimenta à Grenoble (février 2025).

### Production scientifique et valorisation

Revol C., Damian J. (2023) Des sorties en montagne pour renouer avec les règnes minéraux, végétaux et animaux et développer des potentiels de soin, *Revue de Géographie Alpine / Journal of Alpine Research*, 110 (3).

Bossé A., et al. (2023) Respirer l'urbain en asthmatique et/ou en allergique. Hospitalité des espaces publics urbains et airs anthropocènes, *VertigO : La Revue Électronique en Sciences de l'Environnement*, 23 (1). Tixier N. (2023) Grenoble, une rétroprospective. *L'Alpe*, 103, pp. 12-21. Brayer L., et al. (2023) De glace, d'air et d'eau : incarnations visuelles et sensibles du climat : Table-ronde, 12e *Festival de l'Histoire de l'Art, INHA, Direction générale des Patrimoines et de l'Architecture*, 2-4 juin 2023, Château de Fontainebleau, Fontainebleau.

Début du projet : 2021 | Durée : 42 mois
Financement ANR : 390 882 €

### Coordination

Suzel Balez -AAU
suzel.balez@numericable.fr

Olivier Labussière - Pacte, CNRS
olivier.labussiere@umrpacte.fr

<figure><img src="image_115.png" /></figure>

Un pochoir atmosphérique d'Yves Monnier, dans son lieu de pose (à l'horizontale pendant quelques semaines) et après révélation des dépôts de l'air ambiant, Grenoble 2023. © Y. Monnier, projet SENSIBILIA.
# STREEt

### Impact du stress des arbres urbains sur la qualité de l'air

#### Rappel des objectifs

La végétation urbaine, souvent abordée via ses seuls bienfaits écosystémiques constitue néanmoins une source potentiellement non négligeable de polluants via ses émissions de composés organiques volatils biogéniques (COVb), dont la régulation, complexe, d'autant plus en réponse au stress hydrique, reste mal comprise en milieu urbain.

Le projet sTREEt, qui couple à la fois expérimentations et modélisations, vise à (i) analyser les interactions entre facteurs abiotiques urbains, physiologie et émissions de COVb, (ii) modéliser le fonctionnement de l'arbre urbain et (iii) intégrer ces données dans des modèles de qualité de l'air.

De jeunes platanes (Platanus x hispanica) en pots, en milieu urbain (Vitry-sur-Seine), soumis ou non à une sécheresse, ont été étudiés à l'échelle de la feuille et/ou du rameau. Les paramètres environnementaux et écophysiologiques, les marqueurs biochimiques de stress, ainsi que les émissions de COVb ont été caractérisés aux printemps-étés 2020 à 2022. À l'été 2022, les phases gazeuses et particulaires d'un air urbain ont été caractérisées en situ au Jardin des Combattants de la Nueve (Hôtel de Ville, Paris), site soumis conjointement à une source de COVb estivale et à un trafic urbain intenses.

Les travaux de modélisation permettront de prendre en compte les arbres plantés dans Paris dans les modèles de qualité de l'air.

#### Résultats majeurs

Le platane est caractérisé par une fermeture précoce des stomates en réponse à la sécheresse, limitant l'évapotranspiration et la photosynthèse, puis une défoliation quand le stress devient trop intense. Les émissions d'isoprène du platane présentent une variabilité saisonnière et intra-rameaux importante. Une sécheresse modérée n'a pas entraîné de modification des émissions d'isoprène même si la fixation du CO₂ était réduite. Une réduction des émissions n'a été observée que lors d'une sécheresse intense, juste avant la défoliation, en lien avec la gestion de l'énergie lumineuse pour la photochimie puis lors de la défoliation. Ses services écosystémiques (rafraîchissement) seraient principalement réduits par la défoliation.

Les données expérimentales, entre autres, ont permis d'alimenter et

de développer un modèle de fonctionnement hydraulique de l'arbre urbain. La modélisation sur la ville de Paris montre bien l'effet rafraîchissant des arbres à l'échelle de la rue en cas de ressources en eau non limitantes mais il est diminué en cas de sécheresse. La présence des arbres contribue, lors d'une vague de chaleur, à une augmentation de 2,4 % de l'ozone et de 5,4 % des aérosols organiques secondaires urbains. L'effet aérodynamique des arbres sur la diffusion des polluants urbains a montré un effet négatif des arbres en cas de fortes émissions de polluants avec un effet sur les flux horizontaux et verticaux, suggérant d'éviter la plantation d'arbres dans les rues à fort trafic.

#### Production scientifique et valorisation

Maison A., et al. (2022) Parametrization of Horizontal and Vertical Transfers for the Street-Network Model MUNICH Using the CFD Model Code_Saturne, Atmosphere, 13, 527.

Maison A., et al. (2022) Parameterizing the aerodynamic effect of trees in street canyons for the street network model MUNICH using the CFD model Code_Saturne, Atmospheric Chemistry and Physics, 22, 9369. Puga Freitas R., et al. (2023) Drought effect on urban plane tree ecology and its isoprene emissions, EGU General Assembly 2023, 24-28 april 2023, Vienna, Austria.

Kalalian C., et al. (2023) In situ VOC measurements in the center of Paris under local biogenic influence (spring-summer 2022), EGU General Assembly 2023, Vienna, 24-28 april 2023, Austria.

**Début du projet : 2019 | Durée : 48 mois**

**Financement : 587 287 €**

**Partenaires**

LSCE - CNRS | École des Ponts Paritech | Mairie de Paris | INRAE

**Coordination**

Juliette Leymarie - Université Paris-Est Créteil
juliette.leymarie@u-pec.fr

<figure><img src="image_116.png" /><figcaption>Chambre d'échantillonnage des émissions de COVb de Prunus serrulata (cerisier), Jardin des Combattants de la Nueve (Hôtel de Ville, Paris), juin 2022.
© C. Boissard, projet sTREEt.</figcaption></figure>
# TrameVerte

## Evaluation des trames vertes urbaines et élaboration de référentiels : une infrastructure entre esthétique et écologie pour une nouvelle urbanité

### Rappel des objectifs

La place de la nature dans la ville change radicalement depuis quelques années, aussi bien pour le citadin qui attend une qualité de cadre de vie que pour l'aménageur qui doit prendre en compte des orientations nouvelles (par exemple Grenelle de l'Environnement). Une des infrastructures préconisées est l'aménagement de trames vertes, ce qui en ville correspondrait aux parcs et aux liaisons vertes historiques. Aujourd'hui, l'objectif de ces « infrastructures vertes » ne serait plus seulement hygiéniste et esthétique, mais également écologique. Aucune stratégie de mise en œuvre n'avait été véritablement définie. Notre travail a consisté à évaluer les différentes facettes de cette question depuis le rôle et le fonctionnement d'une nature dans la ville jusqu'au rôle de cette nature dans l'habitat et l'urbanité. Les résultats disciplinaires obtenus (écologie, socio-anthropologie, géographie-urbanisme, économie, environnement) ont été croisés afin de faire émerger les atouts et les contradictions d'un développement de trames vertes en ville et ont servi de base à l'élaboration d'un référentiel sur les phases stratégiques de leur mise en œuvre.

La recherche a été organisée par thèmes et sur différents sites français. Sur tous les sites, les travaux sont interdisciplinaires et prennent en compte les modes locaux de gouvernance. Des tâches de compilation et de structuration des stratégies de mise en œuvre permettent d'aboutir à une valorisation scientifique et technique.

### Résultats majeurs

Plusieurs résultats en écologie se corroborent de site en site. Ainsi, les richesses et abondances des espèces diminuent avec le taux d'urbanisation et deviennent essentiellement des généralistes en centre-ville. Il y a une homogénéisation des communautés animales et végétales avec les mêmes espèces dans toutes les villes. Nous démontrons l'efficacité des corridors écologiques tant pour des micromammifères et des arthropodes que pour des plantes. Les

pieds d'arbres jouent également ce rôle pour certains végétaux. Selon les chercheurs en sciences sociales et humaines, on observe un profond décalage entre la connaissance de la biodiversité (pratiquement inexistante) et sa perception qui participe très largement de l'attrait ressenti pour les espaces verts. On observe également une difficulté à prendre en considération les continuités écologiques comme telles. Aujourd'hui, l'attrait des trames se situe sur le plan des pratiques : passage, pique-nique, observation, contemplation, etc. Nos travaux mettent en évidence des pratiques de mobilité qui permettent de se figurer « corporellement » la pertinence de l'idée de continuité. Du point de vue de l'aménagement, les trames vertes correspondent à une nouvelle phase du « verdissement » urbain. Enfin, l'hétérogénéité des mises en place montre le rôle non seulement des contextes géographiques et de la culture locale, mais aussi ceux du système d'acteurs mobilisés et de la personnalité du responsable en charge du projet.

### Production scientifique et valorisation

Clergeau P., Blanc N. (2013) Trames vertes urbaines. *De la recherche scientifique au projet urbain*, Le Moniteur, 340 p.

Début du projet : 2009 | Durée : 48 mois

Financement ANR : 988 395 €

**Partenaires**

CNRS | Institut National d'Horticulture | Aix-Marseille |

Université | Université de Rennes

**Coordination**

Philippe Clergezu - MNHN - CNRS

Philippe.clergeau@mnhn.fr

<figure><img src="image_117.png" /></figure>

Une promenade plantée à Paris conçue pour la promenade mais sa qualité de plantation et sa continuité en font un bon corridor écologique.

© P. Clergeau, projet TrameVerte.
# TRANSENVIR

### Approche historique de la « TRANSition ENVIRonnementale » : innovations politiques et sociales face aux risques environnementaux en milieu urbain (années 1950-années 2000)

#### Rappel des objectifs

Le projet TRANSENVIR avait l'ambition de proposer un cadre de compréhension de la place occupée par les villes françaises dans la montée, l'institutionnalisation et la reconfiguration de politiques environnementales. Il s'agissait d'évaluer dans quelle mesure les différents risques liés à l'environnement urbain ont pu engendrer l'innovation en termes de gestion politique et administrative de ces milieux. Nous voulions vérifier, sur les agglomérations de Lyon et de Grenoble, l'hypothèse d'une transition environnementale de moyenne durée (seconde moitié du XXe siècle) dans les sociétés occidentales. Il s'agissait d'interroger plus particulièrement le poids d'un espace, les mondes urbains et périurbains, dans ce phénomène.

La méthode de l'enquête était classique : travail dans les archives, complété par des recherches documentaires (presse et littérature grise), et des entretiens avec des acteurs du problème étudié.

Trois axes ont été dégagés :

- Environnement urbain et innovation sociale. Si les villes sont par excellence des lieux d'innovation, ce sont également des concentrations d'hommes et d'artefacts qui influent sur l'écosystème et l'environnement physico-chimique.

- Définition et gestion du risque. Il s'agissait d'étudier dans quelle mesure les contemporains, dès les années 1950-1960, ont apprécié les risques liés à la dégradation de l'environnement et aux multiples nuisances et pollutions induites par la croissance urbaine.

- La transition environnementale comme phénomène transnational au travers du prisme des circulations multiscalaires d'acteurs, d'idées et de pratiques.

#### Résultats majeurs

Le programme TRANSENVIR a permis de défricher l'histoire environnementale des mondes urbains français pour la seconde moitié du XXe siècle. Il a également servi à nouer des collaborations, par exemple avec le comité d'histoire du ministère de la Transition écologique. L'enquête collective a porté d'une part sur la politique environnementale française, en s'appuyant sur quelques thèmes et quelques moments précis comme le début du ministère de l'Environnement en 1971-1973, la question des risques urbains et des pollutions, et d'autre part sur les différentes actions relatives aux problèmes environnementaux, émanant d'acteurs aussi divers que des scientifiques, des syndicalistes, de simples habitants, etc. Un ouvrage collectif a rassemblé l'essentiel des résultats du projet, des membres

permanents comme des contractuels : post-doctorants, ingénieurs d'étude CDD, stagiaires de master. Un portail web a été conçu pour permettre des prolongements thématiques et temporels au gré de nouveaux projets.

En matière de résultat scientifique, on insistera sur le fait que la transition environnementale peut finalement apparaître comme une expression à deux sens : outre la progressive implantation d'une conscience et d'une politique de protection de l'environnement dans les mondes urbains français, vérifiée dans le cas de Lyon et de ses périphéries, il s'agit également d'une véritable transition matérielle et paysagère, incarnée par des grands ensembles, des extensions pavillonnaires, de grandes infrastructures routières, qui ont stimulé débats et oppositions et engendré des enjeux toujours actuels au XXIe siècle.

#### Production scientifique et valorisation

Frioux S., Legoullon G. (2022) Écrire une histoire environnementale du Grand Lyon, avec Gwenaëlle Le Goullon, in Frioux S., Bécot R. (dir.) Écrire l'histoire environnementale au XXIe siècle : sources, méthodes, pratiques, Rennes, Presses universitaires de Rennes, pp. 201-218.

Frioux S. (2021) Une France en transition ? Horizon, risques environnementaux et horizon écologique dans le second XXe siècle, Ceyzé-rieu, Champ Vallon, 408 p.

Frioux S. (2020) Documenter la transition environnementale urbaine : sources, méthodes, valorisation. Le cas de l'agglomération lyonnaise, Histoire urbaine, n°59, pp. 179-199.

Frioux S. (2018) Éditorial : Jalons pour une histoire environnementale contemporaine, Le Mouvement social, n°262, pp. 3-15.

Ce projet a donné lieu à la création d'un portail web : https://transenvir.fr/, qui a été pérennisé et dont les développements ont été améliorés grâce à d'autres financements.

Début du projet : 2016 | Durée : 48 mois
Financement : 216 238€

Coordination
Stéphane Frioux - CNRS
stephane.frioux@univ-lyon2.fr

<figure><img src="image_118.png" /><figcaption>Vue de l'agglomération grenobloise depuis la colline de la Bastille, septembre 2016.
© S. Frioux, projet TRANSENVIR</figcaption></figure>
# URBASTRESS

### Influence of urbanization on vertebrate populations: an ecophysiological approach

#### Rappel des objectifs

Les projections prédisent que, d'ici 2050, 70 % de la population humaine vivra en ville. Les villes sont considérées comme l'un des environnements où les changements globaux sont les plus rapides et intenses. Certains vertébrés habitent dans cet environnement et l'étude de ces espèces sentinelles peut permettre de comprendre les conséquences de l'urbanisation sur les vertébrés sauvages, et par extension sur les humains. Dans ce contexte, l'objectif de ce projet est de comprendre l'impact de l'urbanisation sur ces espèces d'oiseaux présentes en ville (moineaux, mésanges, merles). En utilisant une approche qui combine écologie, démographie, et physiologie, les objectifs sont d'évaluer (i) l'état de santé des populations d'oiseaux, (ii) quels facteurs urbains contraignent les populations, (iii) les caractéristiques qui rendent certains individus ou certaines espèces capables de vivre dans ce milieu modifié.

Pour atteindre ces objectifs, le projet repose sur des suivis de populations, l'utilisation de biomarqueurs de l'état de santé, et sur des approches expérimentales. Les suivis de populations permettent de comparer la démographie et l'état de santé des populations d'oiseaux vivant en ville ou à la campagne. Les biomarqueurs physiologiques (hormones de stress, télomères) permettent de mieux évaluer l'état de santé des oiseaux urbains. Enfin, l'approche expérimentale permet d'isoler des contraintes urbaines (par exemple, bruit et lumière) et d'en évaluer l'impact de manière rigoureuse.

#### Résultats majeurs

URBASTRESS a permis de mieux comprendre les contraintes que le milieu urbain impose aux oiseaux. Les suivis de populations ont démontré que certaines espèces typiquement urbaines étaient en fort déclin (-90 % en 15 ans à Paris pour le moineau). Ces suivis ont également permis de mettre en évidence l'impact d'un mode de vie urbain sur les performances de reproduction, et de manière plus générale sur l'état de santé des populations. Les populations d'oiseaux des villes ont globalement des niveaux de stress plus élevés (niveaux hormonaux de corticostérone) que leurs congénères ruraux et ces niveaux de stress peuvent être associés à un déficit nutritionnel, au bruit et à la pollution lumineuse.

L'approche expérimentale a permis quant à elle de démontrer de manière rigoureuse l'impact de ces niveaux de stress élevés sur l'état de santé des individus. Lorsque le stress intervient lors du développement (poussins au nid), il induit des altérations physiologiques majeures qui ont des conséquences à long terme pour les individus (reproduction et survie).

Enfin, les suivis de populations ont démontré que la présence des oiseaux en ville pouvait être améliorée à l'aide de politiques locales environnementales (espaces verts, trames verte et bleue). La réalisation de ce projet a été associée avec (i) la production de 18 articles scientifiques dans des revues d'écologie et d'écophysiologie, (ii) 11 présentations orales dans des conférences, (iii) la rédaction d'un chapitre de livre, d'une thèse, et de deux rapports destinés aux gestionnaires et politiques.

#### Production scientifique et valorisation

Deviche P., et al. (2023) Past and future: Urbanization and the avian endocrine system, *General and Comparative Endocrinology*, 332, 114159.
Beaugeard E., et al. (2021) Green infrastructures and ecological corridors shape avian biodiversity in a small French city, *Urban Ecosystems*, 24, pp. 549-560.

Mohring B., et al. (2021) Investigating temporal and spatial correlates of the sharp decline of an urban exploiter bird in a large European city, *Urban Ecosystems*, 24, pp. 501-513.

Beaugeard E., et al. (2019) Does urbanization cause stress in wild birds during development? Insights from feather corticosterone levels in juvenile house sparrows (Passer domesticus), *Ecology and evolution*, 9(1), pp. 640-652.

Début du projet : 2017 | Durée : 54 mois

Financement ANR : 286 200 €

Coordination

Frédéric Angelier - CNRS

frédéric.angelier@cebc.cnrs.fr

<figure><img src="image_119.png" /></figure>

Un moineau domestique se nourrissant sur une terrasse de café. Du fait de contraintes urbaines multiples, la population de moineaux de Paris s'est effondrée lors des 15 dernières années.

© Franswillemblok-gettyimages-Canva, projet URBASTRESS.
# VeSPA

### Impact des espaces végétalisés sur les niveaux de Polluants Secondaires des Territoires Urbains

#### Rappel des objectifs

Les politiques de développement de villes durables ont mené à des réductions d'émissions de polluants et augmenté le nombre d'espaces végétalisés urbains pour lutter contre les îlots de chaleur, réduire l'empreinte carbone et améliorer la qualité de l'air. Cependant, l'impact des espaces verts urbains sur les niveaux de polluants secondaires (formés dans l'air) demeure mal renseigné. Les espaces verts urbains sont une source de composés organiques volatils biogéniques (COVb) dont la réactivité avec les oxydants mène à la formation d'aérosols organiques secondaires (AOS), une des fractions majeures de l'aérosol (particules en suspension dans l'air) dont les effets sur la santé humaine sont conséquents. L'impact des espaces végétalisés urbains sur les niveaux d'AOS est très incertain, en raison d'un manque de connaissances sur les émissions de COVb en milieu urbain et sur les processus de formation d'AOS (en particulier en mélange avec les émissions anthropiques), démontrant un besoin urgent pour de nouvelles études sur ce sujet.

Le but de VeSPA (impact of Vegetated areas on Secondary Pollutants levels in urban Air) est d'évaluer l'impact des espaces végétalisés urbains sur la qualité de l'air en ville. Il s'agit donc d'étudier la formation d'AOS générés par les émissions de COVb des espaces verts urbains, au travers de deux axes de recherche (i) sur la caractérisation des émissions de COVb de l'échelle de la plante à l'échelle du quartier, (ii) sur la réactivité de ces COVb et la formation d'AOS associée, en particulier dans le cas de mélanges avec des COV anthropiques. Cette approche combine études de terrain et de laboratoire et sera mise en place sur la ville de Marseille.

#### Résultats majeurs

Un travail bibliographique de grande ampleur a été réalisé afin de croiser les données de recensement des essences végétales à la littérature relative aux émissions atmosphériques de COVb. Une toute nouvelle base de données a donc vu le jour, avec un degré de précision jusqu'ici inégalé, à notre connaissance. En particulier, ceci est lié aux données de COVb qui sont fournies à la fois pour les différents isomères des monoterpènes et sesquiterpènes, alors que la somme de ces isomères est traditionnellement rapportée. De plus, les émissions de composés oxygénés, souvent négligés, sont inclus dans cette base de données, pour la rendre la plus exhaustive possible. Ensuite, les émissions de COVb de 6 espèces typiques du milieu méditerranéen (Euphorbia characias, Thymus vulgaris, Viburnum tinus, Ligustrum vulgare, Photinia x fraseri, Rosmarinus officinalis) ont été caractérisées qualitativement et quantitativement, à l'aide de techniques de pointe à la fois en ligne et par prélèvement. Leurs réponses aux variables environnementales (température et rayonnement) ont aussi été évaluées, et le lien avec l'activité photosynthétique également investigué. Les résultats montrent que certaines espèces faiblement émettrices, comme Ligustrum vulgare ou Photinia x fraseri pourraient être à privilégier dans le cadre de programmes de végétalisation en milieu urbain méditerrannéen.

Début du projet : 2023 | Durée : 48 mois

Financement : 320 920 €

Coordination

Julien Kammer - Aix-Marseille Université

julien.kammer@univ-amu.fr

<figure><img src="image_120.png" /><figcaption>Campus de Saint-Jérôme, Aix-Marseille Université. © J. Kammer, projet VSPA.</figcaption></figure>
# WAQATALI

## WAter & Air QuAlity monitoring for Smart VegeTAL Infrastructures in cities

### Rappel des objectifs

WAQATALI défend l'idée qu'une infrastructure végétale est qualifiée par ses bénéfices (température, qualité de l'air, etc.) et ses coûts (économique, foncier et hydrique). Sa conception et son implantation sont le fruit d'actions concertées entre cabinets d'expertises, décideurs et gestionnaires de la ville, dans le cadre de politiques durables de programmations urbaines.

En effet, la durabilité des villes d'aujourd'hui et de demain ne peut s'abstraire d'une végétalisation cohérente de l'espace urbain et d'une planification intelligente via des outils d'aide à la décision. Le laboratoire commun WAQATALI combine l'internet des objets (IOT), l'intelligence artificielle (IA), l'aide à la décision participative et les services de conseils aux collectivités pour augmenter les cobénéfices environnementaux et sociétaux du végétal en ville.

WAQATALI développe des recherches à la lisière de la théorie, de l'appliqué et de l'entrepreneuriat. Ces travaux portent sur l'irrigation déficitaire, la classification multicritère des espaces végétalisés locaux, la construction d'un indicateur globalisé d'efficacité de l'infrastructure verte, la conception d'instruments scientifiques dédiés aux mesures environnementales (qualité de l'air, QaméléO, activité racinaire, sonde Waou), et à la planification des espaces urbains (modélisations participatives pour l'aide à la décision).

Les résultats de ce projet sont appliqués à deux territoires très différents, Dijon et Dakar (Sénégal).

### Résultats majeurs

Les recherches et innovations de WAQATALI ont pour objectif de produire des données environnementales et, surtout, de développer une suite technologique cohérente : de l'instrument de mesure pour la production de données, jusqu'à l'outil de prise de décision pour une expertise auprès des municipalités. En outre, ces recherches conduisent à la proposition de concepts et d'outils spécifiques aux domaines de la végétalisation urbaine.

La reproductivité de nos avancées scientifiques est au cœur de nos préoccupations si bien que nous favorisons l'open source et l'open data facilitant un déploiement au Nord et au Sud et un transfert de

compétences. Les développements de QameleO et de Waou s'inscrivent dans cette dynamique.

QaméléO (IRD, université de Bourgogne) est une station environnementale multicapteurs, connectée et low cost pour la qualité de l'air. Une version FabLab de la station est opérationnelle et est déployée dans plusieurs villes en France et en Afrique (Bénin, Congo, Sénégal, Côte d'Ivoire).

WAOU (IRD, université de Franche-Comté et Urbasense) est un capteur low cost pour la mesure de la tension hydrique réalisée par les plantes dans les sols. Cet indicateur couplé à la méthode SaRa élicite l'état d'activité des plantes et leur niveau de stress. Une version FabLab du capteur est en cours de finalisation avec l'ambition d'être construite et déployée en France et en Afrique.

### Production scientifique et valorisation

Martiny N., et al. (2023) Quality of Air Module for Environmental Learning Engineering and Observation Network (QameleON-Dijon): un réseau dense de mesures de la qualité de l'air à Dijon, Climatologie, 20(9):4.

Sene S.K. (2023) *Du modèle à l'aide à la décision par la modélisation : Application à l'irrigation déficitaire des végétaux en ville, contexte France et Sénégal*, thèse de doctorat, Sorbonne Université.

Sene S.K., et al. *Procédé de détection de reprise racinaire d'un végétal*, brevet déposé en septembre 2023.

Début du projet : 2021 | Durée : 54 mois

Financement ANR : 363 000 €

Partenaires

Université de Bourgogne | Sorbonne Université | Université de Franche-Comté

Coordination

Nicolas Marilleau - IRD

nicolas.marilleau@ird.fr

<figure><img src="image_121.png" /><figcaption>Enjeux et thèmes pluridisciplinaires adressés par le projet WAQATALI (gauche) et première station QameleO installée au port du Canal en juillet 2019 (droite).</figcaption></figure>

© N. Marilleau, projet WAQATALI.
# Chapitre 8

## HABITER LA VILLE

Magali Talandier (Laboratoire Pacte, université Grenoble Alpes)

Regroupant 4,4 milliards d'habitants sur moins de 2 % de la surface du globe, les villes accueillent 56 % de la population mondiale, génèrent 80 % du PIB mondial et, par la même, contribuent de façon massive au changement climatique, en représentant près de 80 % de la consommation énergétique mondiale et plus de 60 % des émissions de gaz à effet de serre. Ces chiffres vertigineux traduisent une situation de crise, clairement identifiée par le GIEC dans son sixième rapport publié en 2022. Selon ces experts du climat, le stress thermique, le manque d'eau, les tempêtes, les inondations impacteront de plus en plus les espaces urbains denses. Plus spécifiquement, ces aléas majeurs seront en premier lieu subis par les résidents urbains économiquement et socialement marginalisés et les personnes âgées.

Miroir des défis socio-écologiques qui nous attendent, les villes mobilisent une communauté scientifique pluridisciplinaire qui interroge la fabrique urbaine, les leviers d'action, les métiers et pratiques à l'œuvre, mais aussi les attentes, les désirs, les vulnérabilités sociales de ces espaces de forte densité.

Si les chercheurs conceptualisent et observent ces phénomènes pour tenter de mieux les anticiper, les populations qui les vivent expriment aussi leurs inquiétudes. Ainsi, selon les derniers sondages de l'ObSoCo, 76 % des Français craignent que la ville devienne étouffante à cause du réchauffement climatique et 67 % considèrent que demain, le digital permettra de tout faire depuis chez soi, ce qui rendra la ville moins indispensable.

Dans ce contexte, comment habiter les villes demain ? Comment assurer aux populations

urbaines, et notamment aux plus fragiles, des conditions de vie soutenables ?

Ce défi majeur du XXIe siècle nécessite de repenser notre manière de concevoir et d'habiter les villes. Face aux crises environnementales et sociales, ces espaces constituent à la fois le problème et la solution. Les villes sont en quelque sorte obligées de réussir leur transformation. Sans résolution de ces conflits, sans solution pérenne, la transition socio-écologique de la société ne se fera pas, ni en ville, ni ailleurs. Cela ne signifie en rien que les autres espaces, et notamment le rural, ne comptent pas, bien au contraire. Les espaces peu denses, en lien avec les villes, offrent des perspectives de respiration résidentielle, de rééquilibrage partiel, d'innovation sociale, mais aussi des leviers essentiels de transition en lien avec leurs ressources (eau, énergie, alimentation, biodiversité...). L'enjeu est bien celui de la ville, de ses habitants, mais également des liens et des coopérations avec leur environnement périurbain ou rural.

Les recherches menées dans le cadre des appels lancés par l'ANR sur le thème « habiter en ville » sont révélatrices des transformations à l'œuvre et/ou attendues.

Ainsi, 14 projets sont rassemblés dans ce chapitre. Ils couvrent plus de 10 ans de recherche en études urbaines, sur des terrains variés, avec des méthodes riches et innovantes issues des différentes sciences humaines et sociales.

De l'analyse des résultats mis en avant par les consortiums scientifiques ressortent deux points saillants, l'un souligne les enjeux sociaux de la fabrique et des transitions
urbaines, l'autre met en évidence l'évolution des questions posées par la recherche depuis 2010.

La cohésion sociale et les besoins des populations fragiles sont appréhendés sous différents angles dans l'ensemble des 14 projets : impact de la forme urbaine (densité, verticalité, projet HIGHRISE, page 183), prise en considération dans les projets de conception (écoquartiers, PAGODE, page 186, fabrique urbaine, CoPoLis, page 180), approches par les mobilités (périurbaines, TerrHab, page 190, subies ou choisies, ELITISME, page 181), ou bien, encore plus directement au travers du ressenti des habitants sur leur espace de vie (paysage, SMART-U-GREEN, page 188, environnement physique urbain, EUREQUA, page 182, lien social, LISOHASIF, page 184 et SOCOCITY, page 189). Les publics étudiés sont divers : personnes âgées (CARAVANE, page 178, CITYZENBENCH, page 179), ménages actifs (ELITISME), mais aussi professionnels de l'urbanisme et concepteurs (PROSECO, page 187). Les contextes d'études donnent à voir des comparaisons stimulantes entre des villes françaises et des situations extra-européennes, à l'image de projets menés sur des contextes nord et sud-américains. Point notable également, la bascule opérée après la crise de la Covid-19 qui fait émerger des sujets sur la santé (UrbASanté, page 191), sur la vulnérabilité physique des individus (CARAVANE) ou bien encore sur les enjeux de la plateformisation des espaces urbains (NETURB, page 185).

Ces recherches mobilisent une palette de méthodes diverses, inventives, allant des traitements de données massives à l'expérimentation coconstruite avec les parties prenantes, soulignant les efforts de

pluridisciplinarité des programmes. Hasard des choix opérés par l'ANR pour constituer ce panel ou signe révélateur des transformations en marche au sein de la science, la moitié des recherches présentées ont été dirigées par des femmes.

Finalement, la richesse des travaux menés et leur complémentarité ouvrent des perspectives stimulantes pour repenser l'habilitabilité des villes à l'aune des crises actuelles : une ville inclusive, qui prend soin de tous et toutes ; une ville soutenable, ancrée et respectueuse de son environnement.
# CARAVANE

## Lire la ville : co-conception d'un habitat innovant pour personnes âgées vulnérables

### Rappel des objectifs

La question du lieu de vie et de son adaptation aux vulnérabilités relatives à l'avancée en âge apparaît comme un nouveau défi urbain et sociétal. Imaginer et concevoir des alternatives en termes d'habitat et de nouvelles modalités d'accompagnement des personnes âgées à domicile, est devenu un enjeu majeur des politiques du logement. Cette recherche s'appuie sur une dynamique interdisciplinaire, la complémentarité de méthodes quantitatives et qualitatives, et une forte participation citoyenne (personnes âgées, aidants) pour coconcevoir des scénarios de construction et de réhabilitation de logements, à l'échelle d'une ville de grande taille et de trois îlots urbains situés dans des quartiers différents. À partir de différents recueils sur les attentes des personnes âgées en termes d'habitat, nous proposerons trois scenarios avec un dispositif de réalité virtuelle afin d'imaginer sur un mode de coconception l'habitat de demain et proposer un cahier des charges en matière de réhabilitation de bâti et de construction. La conception des scénarios s'appuie sur une pluralité d'outils méthodologiques, notamment sur le recueil de l'expérience et des attentes des usagers à travers (i) la création de cartes sensibles ; (ii) une analyse sociologique du discours et des interactions dans le cadre d'entretiens individuels et collectifs. Cette méthode permet d'identifier à la fois les besoins matériels (architectures, équipements, technologies) et leurs usages, mais aussi les besoins et les attentes en termes de lien social ; (iii) un documentaire réalisé dans le cadre d'une résidence d'architecture ; (iv) une analyse des modes de vie et plus précisément des pratiques alimentaires.

La démarche tente de valoriser et clarifier les souhaits liés au choix de lieu de vie des personnes âgées quel que soit leur situation sociale et économique tout en proposant une démarche respectueuse de l'environnement. Ce travail pourrait créer un précédent sur notre territoire dans le cadre de projets d'urbanisme et d'architecture à venir et être transposable dans d'autres environnements. L'usage de la réalité virtuelle pourrait constituer une aide à la prise de décision

tant pour les collectivités qu'à une échelle individuelle, ainsi que pour les personnes face à des prises de décision complexes ou en antécipation de décisions incertaines ou à risque dans leurs parcours résidentiels. Le groupe de chercheurs concepteurs pourrait intégrer une démarche de réhabilitation et de construction pour participer aux différentes phases du projet en lien avec les collectivités, les promoteurs, les bailleurs.

### Résultats majeurs

Après quelques mois de terrain et des temps d'observation, des centralités dans les quartiers ont été identifiées, trois cartes sensibles (une par quartier) ont pu être constituées avec 180 participants, deux focus groupes ont été réalisés ainsi que 8 entretiens individuels dans un habitat intermédiaire et un documentaire sur l'un des quartiers investigués.

Ce recueil de données apporte un éclairage sur le besoin ressenti des habitants à favoriser le lien social sous toutes ses formes ainsi que le lien avec la nature et la culture, à savoir, la nécessité de lieux conviviaux et favorisant les liens sociaux, de création d'espace communs, partagés avec un projet de vie associé, ainsi que la présence de parcs, de balcons, de vues, de mobilier adapté et d'espaces publics propices à la rencontre.

Début du projet : 2022 | Durée : 42 mois

Financement ANR : 240 125 €

### Coordination

Aline Chassagne – Université Bourgogne Franche-Comté
aline.chassagne@univ-fcomte.fr

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Carte sensible du quartier Palente à Besançon.
© Association Hop Hop Hop Besançon, L. Anderson, C. Vichard, S. Mariani-Rousset.