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37 results on '"Georges Najjar"'

1. In vitro comparison of the color degradation of two computer-aided design/computer-aided manufacturing provisional materials: A 12-month simulation

Author

Suzanna Maria Sayegh, Maha Daou, Georges Najjar, and Elie Zebouni

Subjects
color, composite resin, computer-aided manufacturing/computer-aided manufacturing, in vitro, materials, polymethyl methacrylate, stability, temporary, Dentistry, RK1-715
Abstract

Aim: This study evaluated the color aging of two computer aided design/computer aided manufacturing (CAD/CAM) provisional materials of different compositions (polymethyl methacrylate and composite resin) after exposure to thermal aging and immersion in coffee for 3, 6, and 12 intraoral months. Setting and Design: The current in vitro study was conducted from September to December 2021 at the Craniofacial laboratory at the Saint Joseph University in Beirut, Lebanon. Materials and Methods: The shades of 2.0 mm thick, 10.0 mm in diameter disk shaped specimens of VITA CAD Temp® and Ceramill® TEMP were measured using the VITA Linearguide 3D MASTER® and a conversion table to extract the CIE LFNx01aFNx01bFNx01 values on a white background (n = 30). Statistical Analysis Used: The color differences ΔE at 3, 6, and 12 months were calculated and analyzed by repeated measures ANOVA followed by Bonferroni multiple comparisons, univariate analyses, and one sample t tests. Results: The mean ΔET1/T0, ΔET2/T0, and ΔET3/T0 values were significantly higher than the cutoff values for acceptability and perceptibility for the VITA CAD Temp® and the Ceramill® TEMP groups. In addition, the increase in ΔE overtime was significantly greater in the Ceramill® TEMP group compared to the VITA CAD Temp® group. Conclusions: The Ceramill® TEMP changed color more and faster than the VITA CAD Temp®. In addition, whether at 3, 6, or 12 months, the color variations of both materials are not only perceptible but also unacceptable compared to the initial shade.

Published
2023
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2. Soil organic matter rather than ectomycorrhizal diversity is related to urban tree health.

Author

Maarten Van Geel, Kang Yu, Gerrit Peeters, Kasper van Acker, Miguel Ramos, Cindy Serafim, Pierre Kastendeuch, Georges Najjar, Thierry Ameglio, Jérôme Ngao, Marc Saudreau, Paula Castro, Ben Somers, and Olivier Honnay

Subjects
Medicine, Science
Abstract

Urban trees provide many ecosystem services, including carbon sequestration, air quality improvement, storm water attenuation and energy conservation, to people living in cities. Provisioning of ecosystem services by urban trees, however, may be jeopardized by the typically poor quality of the soils in urban areas. Given their well-known multifunctional role in forest ecosystems, ectomycorrhizal fungi (EcM) may also contribute to urban tree health and thus ecosystem service provisioning. Yet, no studies so far have directly related in situ EcM community composition to urban tree health indicators. Here, two previously collected datasets were combined: i) tree health data of 175 Tilia tomentosa trees from three European cities (Leuven, Strasbourg and Porto) estimated using a range of reflectance, chlorophyll fluorescence and physical leaf indicators, and ii) ectomycorrhizal diversity of these trees as characterized by next-generation sequencing. Tree health indicators were related to soil characteristics and EcM diversity using canonical redundancy analysis. Soil organic matter significantly explained variation in tree health indicators whereas no significant relation between mycorrhizal diversity variables and the tree health indicators was found. We conclude that mainly soil organic matter, through promoting soil aggregate formation and porosity, and thus indirectly tree water availability, positively affects the health of trees in urban areas. Our results suggest that urban planners should not overlook the importance of soil quality and its water holding capacity for the health of urban trees and potentially also for the ecosystem services they deliver. Further research should also study other soil microbiota which may independently, or in interaction with ectomycorrhiza, mediate tree performance in urban settings.

Published
2019
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3. Urban Heat Island Mapping Based on a Local Climate Zone Classification : a Case Study in Strasbourg City, France

Author

Nathalia PHİLİPPS, Tania LANDES, Pierre KASTENDEUCH, Georges NAJJAR, Camille GOURGUECHON, Laboratoire des sciences de l'ingénieur, de l'informatique et de l'imagerie (ICube), École Nationale du Génie de l'Eau et de l'Environnement de Strasbourg (ENGEES)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut National des Sciences Appliquées - Strasbourg (INSA Strasbourg), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Les Hôpitaux Universitaires de Strasbourg (HUS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Matériaux et Nanosciences Grand-Est (MNGE), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Réseau nanophotonique et optique, Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and univOAK, Archive ouverte

Subjects
[SPI.OTHER]Engineering Sciences [physics]/Other, Çevre Bilimleri, Local Climate Zone, Vector-based method, [SPI.OTHER] Engineering Sciences [physics]/Other, Multiple Linear Regression, UrbanHeatIsland, LocalClimateZone, MultipleLinearRegression, VectorApproach, Urban Heat Island, General Medicine, Environmental Sciences
Abstract

The Urban Heat Island (UHI) effect is characterised by higher temperatures in cities than in rural surroundings. This phenomenon leads to increased health risks in urban dwellers, particularly in the context of global climate change. It is essential to consider its spatial variability to propose efficient UHI mitigation strategies. The Local Climate Zone (LCZ) scheme is a climate-based classification that can accurately capture UHI intensities according to the urban area characteristics. In this study, an LCZ classification has been established for the city of Strasbourg by using a vector-based method that relies on a large vector database composed of land cover and cadastral parcels data. LCZ polygons are digitized from cadastral maps, then the different LCZ parameters are calculated for each of them. Six of the ten LCZ parameters proposed in the literature have been obtained. New criteria have been added to improve the classification, i.e. a vegetation parameter (VgSF) and a compactness index (CI). A given LCZ class is then assigned to each polygon using a trapezoidal fuzzy logic model, which is completed by a decision tree. The acquired final LCZ map shows that the developed vector-based method permits obtaining relevant LCZ classification. The LCZ parameters values are subsequently used to determine a multiple linear regression (MLR) aiming to get a UHI intensity for each LCZ polygon. The resulting UHI map of the Eurométropole de Strasbourg (EMS) accurately illustrates the strong spatial heterogeneity of the phenomenon.

Published
2022
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5. Evaluation of the Seasonal Nighttime Lst-Air Temperature Discrepancies and Their Relation to Local Climate Zones (lcz) in Strasbourg

Author

Georges Najjar, S. Del Pozo, Tania Landes, Nathalia Philipps, Pierre P. Kastendeuch, Françoise Nerry, Susana Lagüela, Laboratoire des sciences de l'ingénieur, de l'informatique et de l'imagerie (ICube), École Nationale du Génie de l'Eau et de l'Environnement de Strasbourg (ENGEES)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut National des Sciences Appliquées - Strasbourg (INSA Strasbourg), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Les Hôpitaux Universitaires de Strasbourg (HUS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Matériaux et Nanosciences Grand-Est (MNGE), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Réseau nanophotonique et optique, Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut National des Sciences Appliquées - Strasbourg (INSA Strasbourg), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Nationale du Génie de l'Eau et de l'Environnement de Strasbourg (ENGEES)-Réseau nanophotonique et optique, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Matériaux et nanosciences d'Alsace (FMNGE), and Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
Technology, 010504 meteorology & atmospheric sciences, Relation (database), Urban climatology, 0211 other engineering and technologies, 02 engineering and technology, 01 natural sciences, Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer, 11. Sustainability, Applied optics. Photonics, Urban heat island, 021101 geological & geomatics engineering, 0105 earth and related environmental sciences, [SDU.OCEAN]Sciences of the Universe [physics]/Ocean, Atmosphere, 15. Life on land, Engineering (General). Civil engineering (General), Field (geography), TA1501-1820, 13. Climate action, Climatology, Temporal resolution, Air temperature, Environmental science, Satellite, TA1-2040
Abstract

More and more uses and applications are being given to local climate zone (LCZ) maps, which describe the structure of the urban and semi-urban areas. Among others, it is worth highlighting its use in studies of urban heat islands (UHI), sustainability and urban energy balance. Even if the classes are well described in the literature, it is difficult to estimate the general precision of these classification maps because the classification is highly dependent of the urban typology of the city under study. However, LCZ maps represent a reference in the field of urban climatology. This research work aims to make use of these maps to explain the strong influence of LCZ classes on land surface temperature (LST) and, consequently, on air temperature (AT). This kind of investigations will help us to explain the outliers observed in previous work between LST and AT at specific locations in the city of Strasbourg for the period 2012–2019. The LST data were obtained from the thermal infrared data of both ASTER (with 90-m spatial resolution and 16-days temporal resolution) and MODIS satellite (with 1-km spatial resolution and daily revisit period). The reference ATs were obtained from different field measurement provided by a huge network of meteorological stations distributed in the city of Strasbourg. The comparison of measured ATs and remote LSTs provide the opportunity to thoroughly evaluate the relationship between these two parameters both during the day and night, for different land covers and for different times of the year. Finally, UHI maps of Strasbourg for every season are presented.

Published
2021
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6. UHI estimation based on ASTER and MODIS satellite imagery : first results on Strasbourg city, France

Author

Pierre P. Kastendeuch, Françoise Nerry, Nathalia Philipps, Georges Najjar, S. Del Pozo, Susana Lagüela, Tania Landes, Laboratoire des sciences de l'ingénieur, de l'informatique et de l'imagerie (ICube), Institut National des Sciences Appliquées - Strasbourg (INSA Strasbourg), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Nationale du Génie de l'Eau et de l'Environnement de Strasbourg (ENGEES)-Réseau nanophotonique et optique, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Matériaux et nanosciences d'Alsace (FMNGE), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), École Nationale du Génie de l'Eau et de l'Environnement de Strasbourg (ENGEES)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut National des Sciences Appliquées - Strasbourg (INSA Strasbourg), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Les Hôpitaux Universitaires de Strasbourg (HUS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Matériaux et Nanosciences Grand-Est (MNGE), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Réseau nanophotonique et optique, and Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
lcsh:Applied optics. Photonics, 010504 meteorology & atmospheric sciences, Microclimate, 010501 environmental sciences, Weather Stations, 01 natural sciences, lcsh:Technology, ASTER, Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer, Effects of global warming, Urbanization, Satellite Remote Sensing, 11. Sustainability, Urban Heat Island, Satellite imagery, Urban heat island, 0105 earth and related environmental sciences, Ground truth, lcsh:T, lcsh:TA1501-1820, MODIS, 13. Climate action, lcsh:TA1-2040, Climatology, [SDE]Environmental Sciences, Environmental science, Satellite, lcsh:Engineering (General). Civil engineering (General), Land Surface Temperature
Abstract

The increase in urbanization of cities coupled with some effects of climate change is leading to the emergence of urban microclimates. The rising temperatures in cities create the phenomenon known as Urban Heat Island (UHI). This is a difference between the temperature of urban and rural areas that intensifies more during the night and varies according to the season of the year. This paper focuses on the estimation of the UHI and its variations in and around the city of Strasbourg. To this end, thermal remote sensing data from different satellite has been used to isolate and analyse this phenomenon, specifically, Land Surface Temperatures (LSTs) provided by ASTER and MODIS. The LST provided by these sensors has been compared to air temperatures of the last 15 years from meteorological stations distributed throughout the city that have served as ground truth. Forty-seven meteorological stations spread throughout the area of interest provided measurements of air humidity and temperature. This valuable data base has allowed the assessment of the correlations between LST from satellite and ground truth air temperature. Based on satellite data resampled at different spatial units, this work led to the creation of the first UHI map of Strasbourg.

Published
2020
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7. Îlot de sécheresse et d’humidité à Strasbourg (France)

Author

Nathalia Philipps, Georges Najjar, and Pierre P. Kastendeuch

Subjects
010504 meteorology & atmospheric sciences, General Medicine, 010502 geochemistry & geophysics, 01 natural sciences, 0105 earth and related environmental sciences
Abstract

Les différences d’humidité entre domaines urbain et rural ont été analysées pour la ville de Strasbourg (France, 48.583° N, 7.745° E), à partir des données horaires de trois stations météorologiques sur une période de huit ans (2011-2018). Notre attention s’est focalisée sur les différences d’humidité relative et de pression partielle en vapeur d’eau de deux stations situées en ville (représentatives d’un parc et d’un quartier urbain) comparées à une référence rurale. L’humidité relative traduit nettement les spécificités des différents sites, ne serait-ce qu’au niveau des moyennes annuelles : l’îlot de sécheresse urbain (ISU) est quasiment permanent, avec un pic d’intensité en été et la nuit. Spatialement, cette intensité peut être modulée par la présence de végétation ainsi que par l’îlot de chaleur urbain (ICU). Cependant, la ville peut aussi parfois devenir un îlot d’humidité urbain (IHU) couplé à un îlot de fraicheur urbain (IFU). Ce couplage est plus fréquent en hiver et augmente avec la présence de végétation. Pour la pression partielle en vapeur d’eau, les spécificités des sites apparaissent surtout au niveau mensuel et horaire : la ville alterne entre un IHU en hiver (ou la nuit) et un ISU en été (ou en journée). La fréquence des ISU intenses (Δe< -0,5 hPa) est nettement plus faible dans le parc (18,7 %) que dans le quartier (28,3 %), ce qui prouve que la ville ne forme pas forcément toujours un ensemble homogène du point de vue de la vapeur d’eau : dans 30 % des cas, on a même des situations où le parc et le quartier sont classés dans des catégories opposées.

Published
2019
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8. Thermo-radiative simulation of an urban district with LASER/F

Author

Georges Najjar, Pierre P. Kastendeuch, Jérôme Colin, Laboratoire des sciences de l'ingénieur, de l'informatique et de l'imagerie (ICube), École Nationale du Génie de l'Eau et de l'Environnement de Strasbourg (ENGEES)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut National des Sciences Appliquées - Strasbourg (INSA Strasbourg), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Les Hôpitaux Universitaires de Strasbourg (HUS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Matériaux et Nanosciences Grand-Est (MNGE), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Réseau nanophotonique et optique, and Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
Atmospheric Science, Facet (geometry), 010504 meteorology & atmospheric sciences, Meteorology, Computer simulation, Field (physics), [SDE.IE]Environmental Sciences/Environmental Engineering, 020209 energy, Geography, Planning and Development, Energy balance, 02 engineering and technology, Environmental Science (miscellaneous), 01 natural sciences, Square (algebra), Urban Studies, Set (abstract data type), Latent heat, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, Radiative transfer, Applied mathematics, 0105 earth and related environmental sciences, Mathematics
Abstract

The thermo-radiative model LASER/F aims at computing the energy balance of a district. The components of the urban fabric are represented in vectorial 3D and the scene is fragmented into small elementary triangular facets of a few square meters. The physical processes related to the energy balance are solved for each facet. The operational framework of the model is briefly presented in this paper, as well as the numerical procedures and the physical concepts used for the different types of urban elements. The energy balance of a neighborhood of Strasbourg (France) is then simulated. The results are compared with experimental field measurements and the model accuracy is evaluated with a complete set of statistical indices. The model obtains globally a good level of performance for almost all variables, except the latent heat flux.

Published
2017
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9. LCZ scheme for assessing Urban Heat Island intensity in a complex urban area (Beirut, Lebanon)

Author

Rita Zaarour, Georges Najjar, Nada Badaro-Saliba, and Jocelyne Adjizian-Gerard

Subjects
Atmospheric Science, geography, geography.geographical_feature_category, 010504 meteorology & atmospheric sciences, Land use, Geography, Planning and Development, Urban morphology, Terrain, Land cover, 010501 environmental sciences, Environmental Science (miscellaneous), Urban area, 01 natural sciences, Urban structure, Urban Studies, Environmental science, Spatial variability, Physical geography, Urban heat island, 0105 earth and related environmental sciences
Abstract

Thermal remote sensing has become widely used to monitor and study Urban Heat Island (UHI) by the use of satellite Land Surface Temperature (LST) data, and the Local Climate Zone (LCZ) scheme has established itself as the standard for assessing Urban Heat Island Intensity (UHII). A lot of research on LST-LCZ relationship has been done, but mainly in flat terrain. Some studies on UHI in mountainous areas have been conducted, but most of them considered the combined effect of land use/land cover and topography on temperature. To the best of our knowledge no study has been carried out on the LST-LCZ relationship in a complex topography area after removing the topography effect. This paper presents a methodology for assessing the impact of the urban structure on UHII in Beirut, a coastal city with heterogenous urban morphology and complex topography. It was concluded that the main urban variables which contribute to the spatial variability of topographically normalized LST are, in decreasing order of relative importance, the built-up ratio, the pervious surface ratio, the buildings' mean height and mean surface area. The difference in average temperatures between high-rise densely built LCZs and mostly pervious zones exceeded two degrees at nighttime.

Published
2021
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10. Effects of the 20 March 2015 solar eclipse in Strasbourg, France

Author

Jérôme Colin, Georges Najjar, Francis Bruckmann, Raphaël Luhahe, Pierre P. Kastendeuch, Laboratoire des sciences de l'ingénieur, de l'informatique et de l'imagerie (ICube), École Nationale du Génie de l'Eau et de l'Environnement de Strasbourg (ENGEES)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut National des Sciences Appliquées - Strasbourg (INSA Strasbourg), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Les Hôpitaux Universitaires de Strasbourg (HUS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Matériaux et Nanosciences Grand-Est (MNGE), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Réseau nanophotonique et optique, and Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
Atmospheric Science, 010504 meteorology & atmospheric sciences, Solar spectra, Solar eclipse, Radiation, Atmospheric sciences, 01 natural sciences, Square meter, Surface heat, Extinction (optical mineralogy), Photosynthetically active radiation, 0103 physical sciences, [SPI.OPTI]Engineering Sciences [physics]/Optics / Photonic, Astrophysics::Solar and Stellar Astrophysics, Environmental science, 010303 astronomy & astrophysics, 0105 earth and related environmental sciences
Abstract

On 20 March 2015 a partial solar eclipse occurred at Strasbourg, France, with an obscuration of 72.4%. The consequences of this event were observed under optimal weather conditions with micrometeorological instruments. Among these, the global radiation deficit can be estimated to be of 1.724MJ per horizontal square meter. A modification of the solar spectrum with a greater proportion of photosynthetically active radiation was also observed. The extinction of the solar radiation resulted in a reduction of the net radiation, a sharp decrease in the surface temperatures and a change in all surface heat fluxes.

Published
2016
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11. Soil organic matter rather than ectomycorrhizal diversity is related to urban tree health

Author

Olivier Honnay, Pierre P. Kastendeuch, Georges Najjar, Cindy Serafim, Miguel A. Ramos, Kasper van Acker, Ben Somers, M. Saudreau, Kang Yu, Gerrit Peeters, Jérôme Ngao, Paula M. L. Castro, Maarten Van Geel, Thierry Ameglio, Université Catholique de Louvain = Catholic University of Louvain (UCL), Departamento de Ciência da Computação [Minas Gerais] (DCC - UFMG), Universidade Federal de Minas Gerais [Belo Horizonte] (UFMG), Catholic University of Portugal, Laboratoire des sciences de l'ingénieur, de l'informatique et de l'imagerie (ICube), École Nationale du Génie de l'Eau et de l'Environnement de Strasbourg (ENGEES)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut National des Sciences Appliquées - Strasbourg (INSA Strasbourg), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Les Hôpitaux Universitaires de Strasbourg (HUS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Matériaux et Nanosciences Grand-Est (MNGE), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Réseau nanophotonique et optique, Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de Physique et Physiologie Intégratives de l’Arbre en environnement Fluctuant (PIAF), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université Clermont Auvergne [2017-2020] (UCA [2017-2020]), University Institute of Lisbon (ISCTE), Portuguese Foundation for Science and Technology SFRH/BD/111056/2015Belgian Federal Science Policy Office FWOFrench National Research Agency (ANR)Portuguese Foundation for Science and Technology BR/175/A1/URBANMYCOSERVE2015-2016 BiodivERsA COFUND call for research proposalsBIODIVERS/0009/2015BI_I, TIZIANI, Dominique, Veritati - Repositório Institucional da Universidade Católica Portuguesa, Institut National des Sciences Appliquées - Strasbourg (INSA Strasbourg), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Nationale du Génie de l'Eau et de l'Environnement de Strasbourg (ENGEES)-Réseau nanophotonique et optique, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Matériaux et nanosciences d'Alsace (FMNGE), and Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
0106 biological sciences, Chlorophyll, Leaves, Urban Ecosystems, Plant Science, 01 natural sciences, Plant Roots, Ecosystem services, Trees, Soil, Mycorrhizae, 11. Sustainability, Tilia, [SDV.BV] Life Sciences [q-bio]/Vegetal Biology, Geographic Areas, Data Management, biodiversity, Multidisciplinary, Ecology, Geography, Agroforestry, Plant Anatomy, Eukaryota, acquisition, Phylogenetic Analysis, Plants, functional diversity, Extracellular Matrix, Phylogenetics, indexes, Urban ecology, impact, Medicine, community, Tree health, Cellular Structures and Organelles, Research Article, Urban Areas, Computer and Information Sciences, Science, water, 010603 evolutionary biology, Ecosystems, street trees, Forest ecology, [SDV.BV]Life Sciences [q-bio]/Vegetal Biology, Ecosystem, Evolutionary Systematics, Urban Ecology, Taxonomy, Evolutionary Biology, Soil organic matter, Ecology and Environmental Sciences, Organisms, Biology and Life Sciences, area, Cell Biology, 15. Life on land, benefits, Soil quality, Plant Leaves, Earth Sciences, Urban ecosystem, 010606 plant biology & botany
Abstract

Urban trees provide many ecosystem services, including carbon sequestration, air quality improvement, storm water attenuation and energy conservation, to people living in cities. Provisioning of ecosystem services by urban trees, however, may be jeopardized by the typically poor quality of the soils in urban areas. Given their well-known multifunctional role in forest ecosystems, ectomycorrhizal fungi (EcM) may also contribute to urban tree health and thus ecosystem service provisioning. Yet, no studies so far have directly related in situ EcM community composition to urban tree health indicators. Here, two previously collected datasets were combined: i) tree health data of 175 Tilia tomentosa trees from three European cities (Leuven, Strasbourg and Porto) estimated using a range of reflectance, chlorophyll fluorescence and physical leaf indicators, and ii) ectomycorrhizal diversity of these trees as characterized by next-generation sequencing. Tree health indicators were related to soil characteristics and EcM diversity using canonical redundancy analysis. Soil organic matter significantly explained variation in tree health indicators whereas no significant relation between mycorrhizal diversity variables and the tree health indicators was found. We conclude that mainly soil organic matter, through promoting soil aggregate formation and porosity, and thus indirectly tree water availability, positively affects the health of trees in urban areas. Our results suggest that urban planners should not overlook the importance of soil quality and its water holding capacity for the health of urban trees and potentially also for the ecosystem services they deliver. Further research should also study other soil microbiota which may independently, or in interaction with ectomycorrhiza, mediate tree performance in urban settings. ispartof: PLoS One vol:14 issue:11 pages:1-9 ispartof: location:United States status: published

Published
2019
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12. Sensitivity of simulated light interception and tree transpiration to the level of detail of 3D tree reconstructions

Author

Pierre P. Kastendeuch, Elena Bournez, Tania Landes, Jérôme Ngao, M. Saudreau, Georges Najjar, Laboratoire des sciences de l'ingénieur, de l'informatique et de l'imagerie (ICube), École Nationale du Génie de l'Eau et de l'Environnement de Strasbourg (ENGEES)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut National des Sciences Appliquées - Strasbourg (INSA Strasbourg), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Les Hôpitaux Universitaires de Strasbourg (HUS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Matériaux et Nanosciences Grand-Est (MNGE), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Réseau nanophotonique et optique, Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de Physique et Physiologie Intégratives de l’Arbre en environnement Fluctuant (PIAF), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université Clermont Auvergne [2017-2020] (UCA [2017-2020]), ANR-17-CE22-0012,COOLTREES,Le rafraichissement des villes par les arbres – Quantification et modélisation pour le développement de villes durables.(2017), ICube, CNRS, University of Strasbourg, France, Laboratoire de Physique et Physiologie Intégratives de l’Arbre en environnement Fluctuant - Clermont Auvergne (PIAF), Université Clermont Auvergne (UCA)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), French National Research Agency (ANR) / ANR-17-CE22-0012-01, Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Matériaux et nanosciences d'Alsace (FMNGE), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Réseau nanophotonique et optique, and Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)

Subjects
0106 biological sciences, [SDE.MCG]Environmental Sciences/Global Changes, Point cloud, Soil Science, 010501 environmental sciences, 010603 evolutionary biology, 01 natural sciences, Transpiration, Sciences de l'environnement/Ingénierie de l'environnement, Envelope, Leaf area index, 0105 earth and related environmental sciences, Mathematics, Urban tree, Light interception, Ecology, [SDE.IE]Environmental Sciences/Environmental Engineering, Crown (botany), Forestry, 15. Life on land, Tree (data structure), Tree structure, Branching skeleton, Voxels, Interception, [SDV.EE.BIO]Life Sciences [q-bio]/Ecology, environment/Bioclimatology, Biological system, Level of detail
Abstract

The aim of this paper is to investigate the minimal level of detail of the tree geometry reconstruction required to enable an accurate estimate of the evaporative cooling effect of an individual tree. The Functional Structural Plant Modeling approach, which links the 3D tree structure to its functioning, is used to investigate the impact of the level of detail of a tree reconstruction on its simulated transpiration. Based on terrestrial laser scanning point cloud data of a nine-meter-high silver linden tree (Tilia tomentosa Moench), several methods of reconstruction of its crown were considered. They can be divided into three groups: (i) tree branching structure reconstructions where leafy shoots are reconstructed; (ii) envelope reconstructions such as 3D convex/concave envelopes; and (iii) voxel reconstructions where leaves are uniformly distributed within the given volume. Based on these methods, several mock-ups of resolved tree crowns from low to high level of details were created. The cooling performance of each tree mock-up was compared by simulating its transpiration rate with a validated 3D ecophysiological model based on the turbid medium approach. The resulting mock-ups differ in several characteristics related to tree metrics and light interception: volume, projected leaf area, leaf area index, leaf area density, leaf clumping and silhouette-to-total area ratio. An inter-comparison of the transpiration rates provided by these mock-ups shows that tree branching structure reconstruction methods perform better than envelope computation methods and that these differences are related to the light interception property of the reconstructed trees. This study provides guidelines to determine which structural characteristics of tree crowns must be measured and taken into account in order to carry out accurate estimates of the transpiration rates of individual trees. Financement INTERREG

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2019
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13. Estimating the leaf area of an individual tree in urban areas using terrestrial laser scanner and path length distribution model

Author

Pierre P. Kastendeuch, Guangjian Yan, Jérôme Colin, Shiyu Cheng, Georges Najjar, Hailan Jiang, Marc Saudreau, Elena Bournez, Françoise Nerry, Tania Landes, Ronghai Hu, Laboratoire des sciences de l'ingénieur, de l'informatique et de l'imagerie (ICube), École Nationale du Génie de l'Eau et de l'Environnement de Strasbourg (ENGEES)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut National des Sciences Appliquées - Strasbourg (INSA Strasbourg), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Les Hôpitaux Universitaires de Strasbourg (HUS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Matériaux et Nanosciences Grand-Est (MNGE), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Réseau nanophotonique et optique, Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de Physique et Physiologie Intégratives de l’Arbre en environnement Fluctuant (PIAF), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université Clermont Auvergne [2017-2020] (UCA [2017-2020]), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Matériaux et nanosciences d'Alsace (FMNGE), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Réseau nanophotonique et optique, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA), and univOAK, Archive ouverte

Subjects
scanner laser, 010504 meteorology & atmospheric sciences, Laser scanning, Urban aeras, 0211 other engineering and technologies, Point cloud, 02 engineering and technology, surface foliaire, 01 natural sciences, Leaf area, Path length, Urban climate, Individual tree, Foliage area volume density, Terrestrial laser scanner, Urban areas, Path length distribution, Computers in Earth Sciences, Urban heat island, Leaf area index, Engineering (miscellaneous), terrestrial laser scanner, Zenith, 021101 geological & geomatics engineering, 0105 earth and related environmental sciences, Remote sensing, Mathematics, arbre, Vegetal Biology, Foliage area voume density, Atomic and Molecular Physics, and Optics, Computer Science Applications, [SPI.GCIV]Engineering Sciences [physics]/Civil Engineering, Path lengh distribution, zone urbaine, Projected area, [SPI.GCIV] Engineering Sciences [physics]/Civil Engineering, Biologie végétale
Abstract

International audience; Urban leaf area measurement is crucial to properly determining the effect of urban trees on micro-climate regulation, heat island effect, building cooling, air quality improvement, and ozone formation. Previous works on the leaf area measurement have mainly focused on the stand level, although the presence of individual trees is more common than forests in urban areas. The only feasible ways for an operational non-destructive leaf area measurement, namely, optical indirect methods, are mostly limited in urban areas because light path is constantly intercepted by surrounding buildings or other objects. A terrestrial laser scanner (TLS), which can extract an individual tree by using its unique distance information, provides a possibility for indirectly measuring the leaf area index (LAI) in urban areas. However, indirect LAI measurement theory, which uses the cosine of an observation zenith angle for path-length correction, is incompatible for an individual tree because the representative projected area of LAI changes while the observation zenith angle changes, thus making the results incomparable and ambiguous. Therefore, we modified a path length distribution model for the leaf area measurement of an individual tree by replacing the traditional cosine path length correction for a continuous canopy with real path length distribution. We reconstructed the tree crown envelope from a TLS point cloud and calculated a real path length distribution through laser pulse-envelope intersections. Consequently, leaf area density was separated from the path length distribution model for leaf area calculation. Comparisons with reference measurement for an individual tree showed that the TLS-derived leaf area using the path length distribution is insensitive to the scanning resolution and agrees well with an allometric measurement with an overestimation from 5 m 2 to 18 m 2 (3-10%, respectively). Results from different stations are globally consistent, and using a weighted mean for different stations by sample numbers further improves the universality and efficiency of the proposed method. Further automation of the proposed method can facilitate a rapid and operational leaf area extraction of an individual tree for urban climate modeling.

Published
2018
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14. Description and assessment of the building surface temperature modeling in LASER/F

Author

R. Luhahe, J.-R. Colin, Pierre P. Kastendeuch, Françoise Nerry, Georges Najjar, L. Roupioz, Centre de géochimie de la surface (CGS), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Louis Pasteur - Strasbourg I-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire des sciences de l'ingénieur, de l'informatique et de l'imagerie (ICube), École Nationale du Génie de l'Eau et de l'Environnement de Strasbourg (ENGEES)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut National des Sciences Appliquées - Strasbourg (INSA Strasbourg), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Les Hôpitaux Universitaires de Strasbourg (HUS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Matériaux et Nanosciences Grand-Est (MNGE), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Réseau nanophotonique et optique, Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Modèles et simulation pour l'architecture, l'urbanisme et le paysage (MAP), Institut National des Sciences Appliquées - Strasbourg (INSA Strasbourg), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Ministère de la Culture et de la Communication (MCC)-EC ARCHIT NANCY-EC ARCHIT TOULOUSE-EC ARCHIT MARSEILLE-EC ARCHIT LYON-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Nationale du Génie de l'Eau et de l'Environnement de Strasbourg (ENGEES)-Réseau nanophotonique et optique, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Matériaux et nanosciences d'Alsace (FMNGE), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), EC ARCHIT NANCY-EC ARCHIT TOULOUSE-EC ARCHIT MARSEILLE-EC ARCHIT LYON-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Ministère de la Culture et de la Communication (MCC)-Institut National des Sciences Appliquées - Strasbourg (INSA Strasbourg), and Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)

Subjects
010504 meteorology & atmospheric sciences, 020209 energy, Computation, Building material, 02 engineering and technology, engineering.material, 01 natural sciences, law.invention, Data acquisition, law, 11. Sustainability, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, Radiative transfer, Electrical and Electronic Engineering, Representation (mathematics), ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, 0105 earth and related environmental sciences, Civil and Structural Engineering, Remote sensing, Radiometer, Mechanical Engineering, Building and Construction, Laser, 13. Climate action, [SDE]Environmental Sciences, engineering, Environmental science, Facade, [SDE.BE]Environmental Sciences/Biodiversity and Ecology
Abstract

LASER/F is a physical thermo-radiative model designed to simulate the 3D surface radiative and energy exchanges in urban environments, which can provide, among other physical variables, detailed distribution of building surface temperature over time. This paper aims at presenting in details the algorithms behind the estimation of the surface temperature and assessment results. The assessment relies on a set of in-situ measurements acquired over the facade of a large building on the university campus of Strasbourg (France) during a continuous 36 h period in July 2016, combining a thermal camera FLIR SC655, a non-imaging multi-spectral thermal radiometer Cimel Climat and two albedometers (Kipp & Zonen). The adequate model settings are defined following a preliminary sensitivity analysis of LASER/F aiming at quantifying the impact of facade material structure and properties on final results, and at finding the proper balance between accuracy and computation time. LASER/F is then used to model the building surface temperature kinetic over the data acquisition period. Results demonstrate the ability of LASER/F to adequately reproduce the behavior and magnitude of building surface temperature (RMSE 1.31 °C), even with a coarse 3D representation of building geometry and surrounding environment, and highlight the need for accurate description of building material properties.

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2018
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15. FROM TLS POINT CLOUDS TO 3D MODELS OF TREES: A COMPARISON OF EXISTING ALGORITHMS FOR 3D TREE RECONSTRUCTION

Author

Georges Najjar, Elena Bournez, Tania Landes, Marc Saudreau, Pierre P. Kastendeuch, Laboratoire des sciences de l'ingénieur, de l'informatique et de l'imagerie (ICube), École Nationale du Génie de l'Eau et de l'Environnement de Strasbourg (ENGEES)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut National des Sciences Appliquées - Strasbourg (INSA Strasbourg), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Les Hôpitaux Universitaires de Strasbourg (HUS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Matériaux et Nanosciences Grand-Est (MNGE), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Réseau nanophotonique et optique, Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de Physique et Physiologie Intégratives de l’Arbre en environnement Fluctuant (PIAF), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université Clermont Auvergne [2017-2020] (UCA [2017-2020]), International Society for Photogrammetry and Remote Sensing (ISPRS). INT., Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Matériaux et nanosciences d'Alsace (FMNGE), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Réseau nanophotonique et optique, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA), Institut National des Sciences Appliquées - Strasbourg (INSA Strasbourg), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Nationale du Génie de l'Eau et de l'Environnement de Strasbourg (ENGEES)-Réseau nanophotonique et optique, Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Matériaux et nanosciences d'Alsace, Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM), Laboratoire de Physique et Physiologie Intégratives de l'Arbre Fruitier et Forestier (PIAF), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université Blaise Pascal - Clermont-Ferrand 2 (UBP), and ProdInra, Archive Ouverte

Subjects
0106 biological sciences, lcsh:Applied optics. Photonics, 010504 meteorology & atmospheric sciences, Laser scanning, scanner laser, multi-objective particle swarm optimization (mopso), évaluation, Trees, Terrestrial Laser Scanner, Point Cloud, 3D Model, Reconstruction, Algorithm, Assessment, Accuracy, lidar, Point cloud, Network topology, three dimensional model, 01 natural sciences, lcsh:Technology, Field (computer science), 11. Sustainability, [SDV.BV]Life Sciences [q-bio]/Vegetal Biology, [SDV.BV] Life Sciences [q-bio]/Vegetal Biology, 0105 earth and related environmental sciences, arbre, Vegetal Biology, lcsh:T, modèle 3d, lcsh:TA1501-1820, Reconstruction algorithm, 15. Life on land, Tree (data structure), Lidar, Workflow, Geography, lcsh:TA1-2040, reconstitution, lcsh:Engineering (General). Civil engineering (General), Biologie végétale, algorithme, 010606 plant biology & botany
Abstract

3D models of tree geometry are important for numerous studies, such as for urban planning or agricultural studies. In climatology, tree models can be necessary for simulating the cooling effect of trees by estimating their evapotranspiration. The literature shows that the more accurate the 3D structure of a tree is, the more accurate microclimate models are. This is the reason why, since 2013, we have been developing an algorithm for the reconstruction of trees from terrestrial laser scanner (TLS) data, which we call TreeArchitecture. Meanwhile, new promising algorithms dedicated to tree reconstruction have emerged in the literature. In this paper, we assess the capacity of our algorithm and of two others -PlantScan3D and SimpleTree- to reconstruct the 3D structure of trees. The aim of this reconstruction is to be able to characterize the geometric complexity of trees, with different heights, sizes and shapes of branches. Based on a specific surveying workflow with a TLS, we have acquired dense point clouds of six different urban trees, with specific architectures, before reconstructing them with each algorithm. Finally, qualitative and quantitative assessments of the models are performed using reference tree reconstructions and field measurements. Based on this assessment, the advantages and the limits of every reconstruction algorithm are highlighted. Anyway, very satisfying results can be reached for 3D reconstructions of tree topology as well as of tree volume.

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2018
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16. Vegetation reflectance spectroscopy for biomonitoring of heavy metal pollution in urban soils

Author

Jérôme Ngao, Maarten Van Geel, Tobias Ceulemans, Kang Yu, Nadine R. Sousa, Paula M. L. Castro, Willem Geerts, Pierre P. Kastendeuch, Georges Najjar, Thierry Ameglio, M. Saudreau, Ben Somers, Miguel Marcos Ramos, Cindy Serafim, Olivier Honnay, Veritati - Repositório Institucional da Universidade Católica Portuguesa, Université Catholique de Louvain = Catholic University of Louvain (UCL), Universidade Católica Portuguesa, Université de Strasbourg (UNISTRA), Laboratoire de Physique et Physiologie Intégratives de l’Arbre en environnement Fluctuant (PIAF), and Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université Clermont Auvergne [2017-2020] (UCA [2017-2020])

Subjects
STRESS, Soil heavy metal contamination, Bio-indicator, Health, Toxicology and Mutagenesis, 0211 other engineering and technologies, Leaf functional trait, 02 engineering and technology, 010501 environmental sciences, Toxicology, 01 natural sciences, Soil, chemistry.chemical_compound, 11. Sustainability, Biomonitoring, Soil Pollutants, RED-EDGE, Cadmium, Vegetal Biology, biology, Vegetation reflectance spectroscopy, General Medicine, Vegetation, Pollution, CONTAMINATION, Environmental chemistry, BIOINDICATOR, GROWTH, Life Sciences & Biomedicine, Environmental Monitoring, Chlorophyll a, Reflectance spectroscopy, chemistry.chemical_element, Environmental Sciences & Ecology, SPECTRAL CHARACTERISTICS, Tilia tomentosa, Metals, Heavy, [SDV.BV]Life Sciences [q-bio]/Vegetal Biology, Cities, Least-Squares Analysis, Red-edge position, INDICATOR, ACCUMULATION, 0105 earth and related environmental sciences, 021110 strategic, defence & security studies, Science & Technology, PHOTOSYNTHESIS, Spectrum Analysis, Metal pollution, biology.organism_classification, CHLOROPHYLL, chemistry, 13. Climate action, Soil water, Environmental science, Environmental Sciences, Biologie végétale
Abstract

Heavy metals in urban soils may impose a threat to public health and may negatively affect urban tree viability. Vegetation spectroscopy techniques applied to bio-indicators bring new opportunities to characterize heavy metal contamination, without being constrained by laborious soil sampling and lab-based sample processing. Here we used Tilia tomentosa trees, sampled across three European cities, as bio-indicators i) to investigate the impacts of elevated concentrations of cadmium (Cd) and lead (Pb) on leaf mass per area (LMA), total chlorophyll content (Chl), chlorophyll a to b ratio (Chla:Chlb) and the maximal PSII photochemical efficiency (Fv/Fm); and ii) to evaluate the feasibility of detecting Cd and Pb contamination using leaf reflectance spectra. For the latter, we used a partial-least-squares discriminant analysis (PLS-DA) to train spectral-based models for the classification of Cd and/or Pb contamination. We show that elevated soil Pb concentrations induced a significant decrease in the LMA and Chla:Chlb, with no decrease in Chl. We did not observe pronounced reductions of Fv/Fm due to Cd and Pb contamination. Elevated Cd and Pb concentrations induced contrasting spectral changes in the red-edge (690–740 nm) region, which might be associated with the proportional changes in leaf pigments. PLS-DA models allowed for the classifications of Cd and Pb contamination, with a classification accuracy of 86% (Kappa = 0.48) and 83% (Kappa = 0.66), respectively. PLS-DA models also allowed for the detection of a collective elevation of soil Cd and Pb, with an accuracy of 66% (Kappa = 0.49). This study demonstrates the potential of using reflectance spectroscopy for biomonitoring of heavy metal contamination in urban soils. Applying leaf reflectance spectroscopy to urban trees allows for biomonitoring of heavy metal pollution and the classification of pollutants in urban soils.

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2018
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17. Variation in ectomycorrhizal fungal communities associated with Silver linden (Tilia tomentosa) within and across urban areas

Author

Thierry Ameglio, Gerrit Peeters, Georges Najjar, Paula M. L. Castro, Olivier Honnay, Tobias Ceulemans, M. Saudreau, Pierre P. Kastendeuch, Kasper van Acker, Ben Somers, Willem Geerts, Miguel Marcos Ramos, Bart Lievens, Cindy Serafim, Kang Yu, Michael Waud, Maarten Van Geel, Jérôme Ngao, KU Leuven, Universidade Católica Portuguesa, Université de Strasbourg (UNISTRA), Laboratoire de Physique et Physiologie Intégratives de l’Arbre en environnement Fluctuant (PIAF), Université Clermont Auvergne [2017-2020] (UCA [2017-2020])-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), Laboratoire de Physique et Physiologie Intégratives de l’Arbre en environnement Fluctuant - Clermont Auvergne (PIAF), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université Clermont Auvergne (UCA), Veritati - Repositório Institucional da Universidade Católica Portuguesa, and Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université Clermont Auvergne [2017-2020] (UCA [2017-2020])

Subjects
0106 biological sciences, 0301 basic medicine, Urban Population, Range (biology), Biodiversity, 01 natural sciences, Applied Microbiology and Biotechnology, ectomycorrhiza, Trees, Soil, Belgium, Mycorrhizae, Soil pH, pollution, Tilia, Soil Microbiology, 2. Zero hunger, Vegetal Biology, Geography, Ecology, biology, teneur en metaux lourds, Heavy metal pollution, Ectomycorrhiza, ectomycorhize, France, EcM, urbanization, 010603 evolutionary biology, Microbiology, Tilia tomentosa, 03 medical and health sciences, Next generation sequencing, Metals, Heavy, Urbanization, [SDV.BV]Life Sciences [q-bio]/Vegetal Biology, Ecosystem, Symbiosis, urbanisation, Portugal, 15. Life on land, biology.organism_classification, séquençage nouvelle génération, 030104 developmental biology, 13. Climate action, Environmental drivers, Species richness, Biologie végétale, Mycobiome
Abstract

Trees in urban areas face harsh environmental conditions. Ectomycorrhizal fungi (EcM) form a symbiosis with many tree species and provide a range of benefits to their host through their extraradical hyphal network. Although our understanding of the environmental drivers and large scale geographical variation of EcM communities in natural ecosystems is growing, our knowledge of EcM communities within and across urban areas is still limited. Here we characterized EcM communities using Illumina miseq sequencing on 175 root samples of the urban tree Tilia tomentosa from three European cities, namely Leuven (Belgium), Strasbourg (France) and Porto (Portugal). We found strong differences in EcM richness and community composition between cities. Soil acidity, organic matter and moisture content were significantly associated with EcM community composition. In agreement, the explained variability in EcM communities was mostly attributed to general soil characteristics, whereas very little variation was explained by city and heavy metal pollution. Overall, our results suggest that EcM communities in urban areas are significantly associated with soil characteristics, while heavy metal pollution and biogeography had little or no impact. These findings deliver new insights into EcM distribution patterns in urban areas and contribute to specific inoculation strategies to improve urban tree vitality. ispartof: FEMS Microbiol Ecol vol:94 issue:12 ispartof: location:England status: Published online

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2018
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18. Foliar optical traits indicate that sealed planting conditions negatively affect urban tree health

Author

Thierry Ameglio, Maarten Van Geel, Pierre P. Kastendeuch, Kang Yu, Nadine R. Sousa, Jérôme Ngao, Tobias Ceulemans, Ben Somers, Georges Najjar, Paula M. L. Castro, Willem Geerts, Olivier Honnay, Miguel Marcos Ramos, M. Saudreau, Veritati - Repositório Institucional da Universidade Católica Portuguesa, Université Catholique de Louvain = Catholic University of Louvain (UCL), Universidade Católica Portuguesa, Université de Strasbourg (UNISTRA), Laboratoire de Physique et Physiologie Intégratives de l’Arbre en environnement Fluctuant (PIAF), and Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université Clermont Auvergne [2017-2020] (UCA [2017-2020])

Subjects
0106 biological sciences, sol, 010504 meteorology & atmospheric sciences, Specific leaf area, Soil sealing, trait fonctionnel, General Decision Sciences, Context (language use), surface foliaire, 01 natural sciences, écosystème, Urban forestry, Hyperspectral indices, Urban ecosystem, [SDV.BV]Life Sciences [q-bio]/Vegetal Biology, Water content, Ecology, Evolution, Behavior and Systematics, 0105 earth and related environmental sciences, Vegetal Biology, Foliar optical traits, Functional traits, Phenology, Ecology, Sowing, 15. Life on land, phénologie, étanchéité, Agronomy, Soil water, Environmental science, Tree health, imagerie hyperspectrale, Biologie végétale, 010606 plant biology & botany
Abstract

© 2018 The Authors Urban trees play a key role in mitigating environmental problems in cities, but they often face harsh environmental conditions as they generally grow in sealed soils that have small rooting space and low water availability. In this context, rapid monitoring and assessment of tree health status is critical to maintain urban trees and secure the provisioning of urban ecosystem services. Across three European cities we selected 187 Tilia tomentosa trees growing under following planting conditions: (i) sealed, trees planted in small soil pits or strips surrounded by highly sealed surfaces (concrete, pavement or asphalt); and (ii) unsealed, trees planted in roomy soil surfaces (e.g. parks). We measured leaf reflectance and fluorescence and derived a set of optical traits from the measurements. We examined whether these non-destructively measured optical traits differ between planting conditions and whether they correlate with leaf functional traits, e.g. specific leaf area (SLA), leaf water content (LWC) and leaf water per area (LWA). Compared to the unsealed trees, sealed trees showed decreased SLA and LWC while increased LWA. Leaf optical traits differed between the unsealed and sealed trees. Highly sealed soils accelerated leaf senescence of the sealed trees compared to the unsealed trees, embodied in the temporal trend of optical traits. Sealed planting conditions negatively affect urban tree health status and phenology. These negative effects can be estimated by leaf optical traits, demonstrating the great potential of optical traits in assessing tree health status. Our findings provide insights into facilitating urban green management using optical traits and remote sensing data. ispartof: ECOLOGICAL INDICATORS vol:95 pages:895-906 status: published

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2018
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19. Analyse de la variabilité spatio-temporelle de l’îlot de chaleur urbain à Strasbourg (France)

Author

Pierre P. Kastendeuch, Georges Najjar, and Nathalia Philipps

Subjects
010504 meteorology & atmospheric sciences, 0211 other engineering and technologies, 021108 energy, 02 engineering and technology, General Medicine, 01 natural sciences, 0105 earth and related environmental sciences
Abstract

Une analyse de la dynamique temporelle et de la distribution spatiale de l’îlot de chaleur urbain (ICU) strasbourgeois a été menée à l’aide d’un réseau de stations météorologiques réparties sur l’ensemble du territoire de l’agglomération strasbourgeoise. L’importante variabilité temporelle de l’ICU est illustrée non seulement à travers son comportement thermique journalier, mais également par le biais des fortes différences d’intensité selon les saisons et les types de temps. Favorisé lors de vents faibles et d’ensoleillement important, l’ICU se montre particulièrement intense durant les belles journées estivales, les moyennes pouvant localement atteindre un gain de cinq degrés lors du paroxysme nocturne. Concernant l’aspect spatial, les disparités entre stations soulignent une hétérogénéité de l’ICU essentiellement liée à la variabilité intrinsèque du milieu urbain. L’analyse statistique a ainsi mis en évidence le rôle de plusieurs paramètres morphologiques et d’occupation du sol, et par conséquent justifie pleinement la mise en place d’une classification en Local Climate Zones (LCZ) de l’Eurométropole de Strasbourg. La végétation apparaît comme étant un facteur de mitigation prééminent, notamment lorsqu’elle est présente de manière notable dans des zones densément bâties et fortement minéralisées. Concernant les paramètres relevant de la géométrie urbaine, les intensités moyennes d’ICU les plus élevées sont systématiquement mesurées dans les zones les plus densément bâties. Une nouvelle méthodologie de cartographie de l’ICU se basant sur les paramètres sous-jacents des LCZ est proposée. Cette carte permet l’obtention de valeurs pertinentes d’intensité de l’ICU en tout point du territoire.

Published
2020
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20. Impact of level of details in the 3D reconstruction of trees for microclimate modeling

Author

Tania Landes, Georges Najjar, Pierre P. Kastendeuch, Marc Saudreau, Elena Bournez, Laboratoire des sciences de l'ingénieur, de l'informatique et de l'imagerie (ICube), Institut National des Sciences Appliquées - Strasbourg (INSA Strasbourg), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Nationale du Génie de l'Eau et de l'Environnement de Strasbourg (ENGEES)-Réseau nanophotonique et optique, Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Matériaux et nanosciences d'Alsace, Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM), Laboratoire de Physique et Physiologie Intégratives de l’Arbre en environnement Fluctuant - Clermont Auvergne (PIAF), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université Clermont Auvergne (UCA), École Nationale du Génie de l'Eau et de l'Environnement de Strasbourg (ENGEES)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut National des Sciences Appliquées - Strasbourg (INSA Strasbourg), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Matériaux et nanosciences d'Alsace (FMNGE), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Réseau nanophotonique et optique, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA), Laboratoire de Physique et Physiologie Intégratives de l'Arbre Fruitier et Forestier (PIAF), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université Blaise Pascal - Clermont-Ferrand 2 (UBP), International Society for Photogrammetry and Remote Sensing (ISPRS). INT., Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Les Hôpitaux Universitaires de Strasbourg (HUS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Matériaux et Nanosciences Grand-Est (MNGE), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Réseau nanophotonique et optique, Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Halounova, L., Safar, V., Hussin, Y. A., Thenkabail, P. S., Lavender, S., Skidmore, A., Yue, P., Patias, P., Altan, O., Weng, Q., Raju, P. L. N., Planka, L., Zdimal, V., Kumar, T. S., Faruque, F. S., Kerr, Y., Ramasamy, S. M., Comiso, J., Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Matériaux et nanosciences d'Alsace (FMNGE), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and ProdInra, Archive Ouverte

Subjects
lcsh:Applied optics. Photonics, [SPI.OTHER]Engineering Sciences [physics]/Other, 0106 biological sciences, Leaves, 010504 meteorology & atmospheric sciences, Point cloud, Microclimate, évapotranspiration, 02 engineering and technology, lcsh:Technology, 01 natural sciences, transpiration, Trees, Evapotranspiration, Urban climate, 11. Sustainability, [SDV.BV] Life Sciences [q-bio]/Vegetal Biology, Urban heat island, 020701 environmental engineering, arbre, Vegetal Biology, 3D reconstruction, Tree (data structure), Geography, Terrestrial laser scanner, Level of details, 3D, feuille, reconstruction, photosynthesis, canopies, scanner laser, 0207 environmental engineering, Context (language use), Sciences de l'ingénieur [physics]/Autre, [SDV.BV]Life Sciences [q-bio]/Vegetal Biology, 0105 earth and related environmental sciences, Remote sensing, leaf, lcsh:T, lcsh:TA1501-1820, lcsh:TA1-2040, reconstitution, lcsh:Engineering (General). Civil engineering (General), climatologie urbaine, Biologie végétale, 010606 plant biology & botany
Abstract

In the 21st century, urban areas undergo specific climatic conditions like urban heat islands which frequency and intensity increase over the years. Towards the understanding and the monitoring of these conditions, vegetation effects on urban climate are studied. It appears that a natural phenomenon, the evapotranspiration of trees, generates a cooling effect in urban environment. In this work, a 3D microclimate model is used to quantify the evapotranspiration of trees in relation with their architecture, their physiology and the climate. These three characteristics are determined with field measurements and data processing. Based on point clouds acquired with terrestrial laser scanner (TLS), the 3D reconstruction of the tree wood architecture is performed. Then the 3D reconstruction of leaves is carried out from the 3D skeleton of vegetative shoots and allometric statistics. With the aim of extending the simulation on several trees simultaneously, it is necessary to apply the 3D reconstruction process on each tree individually. However, as well for the acquisition as for the processing, the 3D reconstruction approach is time consuming. Mobile laser scanners could provide point clouds in a faster way than static TLS, but this implies a lower point density. Also the processing time could be shortened, but under the assumption that a coarser 3D model is sufficient for the simulation. In this context, the criterion of level of details and accuracy of the tree 3D reconstructed model must be studied. In this paper first tests to assess their impact on the determination of the evapotranspiration are presented.

Published
2016
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21. Arbre au service du climat urbain : comment lutter contre les ilots de chaleur

Author

Marc Saudreau, Kastendeuch, Jérome Ngao, Georges Najjar, Thierry Ameglio, Laboratoire de Physique et Physiologie Intégratives de l'Arbre Fruitier et Forestier (PIAF), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université Blaise Pascal - Clermont-Ferrand 2 (UBP), Laboratoire des sciences de l'ingénieur, de l'informatique et de l'imagerie (ICube), École Nationale du Génie de l'Eau et de l'Environnement de Strasbourg (ENGEES)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut National des Sciences Appliquées - Strasbourg (INSA Strasbourg), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Les Hôpitaux Universitaires de Strasbourg (HUS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Matériaux et Nanosciences Grand-Est (MNGE), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Réseau nanophotonique et optique, Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Société Française d'Arboriculture (SFA). FRA., Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Matériaux et nanosciences d'Alsace (FMNGE), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Réseau nanophotonique et optique, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA), and ProdInra, Migration

Subjects
[SDV] Life Sciences [q-bio], [SDE] Environmental Sciences, arbre, chaleur, [SDV]Life Sciences [q-bio], [SDE]Environmental Sciences, climat urbain
Abstract

National audience; Les risques de casses au vent des arbres urbains (et les possibles dommages aux biens ou aux personnes qui en résultent) sont une préoccupation majeure des gestionnaires de parcs ou d’alignements arborés. Toute une activité de diagnostic mécanique et d’interventions de tentative de mise en sécurité des arbres s’est ainsi développée. La biomécanique nous permet d’appréhender les paramètres qui influent sur l’état de contrainte mécanique dans un arbre soumis au vent et les paramètres qui influent sur son risque de casse. Mais la recherche récente nous apprend que l’on peut aller plus loin que le simple diagnostic d’état. En effet depuis la colonisation de la terre ferme, les arbres ont eu à faire face au challenge mécanique que représente leur prise au vent et la variation de leurs conditions d’exposition suivant l’endroit où ils poussent. Et la sélection naturelle les a dotés d’une capacité de percevoir son exposition au vent (par un sens similaire à notre sens du toucher) et de modifier sa croissance afin de s’acclimater et s’endurcir. Je présenterai les principaux résultats de cette dernière décennie sur ces questions, en incluant aussi nos résultats récents obtenus sur des hêtres en conditions forestières. J’ouvrirai enfin la discussion en présentant les perspectives en termes de « suivi longitudinal des arbres » pour un meilleur diagnostic de sécurité, ainsi que les interrogations sur l’augmentation du risque de casse au vent avec le changement climatique.

Published
2016

22. Modélisation de l’îlot de chaleur urbain à Strasbourg

Author

Jérôme Colin, Pierre Kastendeuch, Georges Najjar, and P. Lacarrère

Subjects
General Medicine
Abstract

Les modèles météorologiques qui travaillent à méso-échelle intègrent de nouveaux schémas de surface qui ont été spécialement conçus pour simuler le comportement des villes. Ces schémas les rendent en principe aptes à simuler spécifiquement les contraintes qu’exerce la ville sur les basses couches de l’atmosphère. Lorsqu’ils sont activés, ils permettent d’étudier le comportement de la couche limite urbaine ou les interactions qui existent entre la ville et la campagne. Cependant, avant d’accorder une confiance aveugle à ces modèles, il est indispensable d’en vérifier les aptitudes. C’est pourquoi, dans un premier temps, il est nécessaire de faire la simulation d’un cas réel pour lequel on dispose de données observées servant à valider la simulation. L’objectif de cet article consiste à présenter un certain nombre d’analyses qui ont été réalisées à partir d’une simulation dont les résultats ont été validés et vérifiés par une confrontation avec des données de terrain. Cette simulation concerne l’agglomération de Strasbourg (450 000 habitants) et a pour objectif d’en reproduire l’îlot de chaleur urbain. Elle a été effectuée à l’aide de la version standard du modèle Méso-NH, qui est un modèle qui appartient conjointement à Météo-France et au Laboratoire d’Aérologie de l’Université Paul Sabatier de Toulouse. La simulation a été réalisée pour des journées anticycloniques d’été pour lesquelles les conditions météorologiques sont favorables à l’apparition du phénomène : à savoir un ensoleillement maximum et des vitesses de vent faibles. La simulation se prolonge sur 5 jours, du 13 au 17 août 2002. Le 13 août est encore un peu perturbé et est marqué par des passages nuageux. C’est une journée d’initialisation et de mise à l’équilibre des champs du modèle. La procédure de simulation consiste à initialiser les champs du modèle et à les contraindre périodiquement aux limites (toutes les 6h) grâce aux réanalyses du centre de prévision européen (CEPMMT), et ceci afin d’en limiter la dérive. La qualité de la simulation a été vérifiée à l’aide de données qui ont été acquises en 2002 lors d’une campagne de mesures réalisée dans le cadre d’un projet de recherche appelé Rayonnement Energie dans la Couche Limite Urbaine à Strasbourg (RECLUS). Les résultats ont été comparés aux mesures pour un certain nombre de variables fondamentales et dans l’ensemble, force est de constater que pour la plupart des paramètres analysés, les résultats obtenus sont très cohérents. Par conséquent, il est possible de se baser sur cette simulation pour réaliser des investigations que ne permettent pas (ou difficilement) les réseaux de mesures (comme par exemple l’obtention d’informations spatialisées). Après une journée de simulation, lorsque le beau temps s’installe vraiment (i.e.le 14 août), l’îlot de chaleur apparaît systématiquement les nuits sur Strasbourg. La simulation est alors utilisée pour réaliser une analyse fine des processus et de leurs conséquences sur l’atmosphère urbaine. En conclusion, cette étude confirme l’utilité de ces modélisations du climat urbain qui sont maintenant suffisamment fiables pour devenir indispensables en recherche fondamentale (pour mettre en évidence les mécanismes), mais aussi en recherche appliquée (dans la perspective de l’aménagement urbain).

Published
2010
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23. Thermal bioclimate in Strasbourg - the 2003 heat wave

Author

Andreas Matzarakis, Manuela De Rocco, and Georges Najjar

Subjects
Atmospheric Science, geography, geography.geographical_feature_category, Meteorology, Thermal comfort, Physical geography, Rural area, Heat wave, Dog days, Urban area, Climate extremes, Heat stress, Street canyon
Abstract

This case study highlights the implications of the 2003 heat wave for the city of Strasbourg, France. The urban centers of France and other European countries were particularly affected by the heat wave. In some urban areas, the mortality rate was 60% above the expected value (Institute de Veille Sanitaire, 2003). The 2003 heat wave demonstrated once again that populations in urban centers are much more affected by extreme meteorological events than people living in rural areas. The aim of this analysis is to explore differences in thermal comfort conditions of (a) the city center of Strasbourg, and (b) its hinterland. The differences in thermal conditions existing between rural and urban areas are quantified by using a bio-climatological index termed physiologically equivalent temperature (PET). This index is based on the human energy balance and builds a relevant index for the quantification of the thermal environment of humans. We calculate the PET for the years 2003 and 2004 to highlight the temporal changes in the severity of climate extremes. The spatial scope of this study is improved compared to previous works in the field through the inclusion of PET calculations for five different sites on a central place in Strasbourg (Place Kleber). The calculations are characterized by different sky view factors and are compared to the reference site, which is located in a rural area. In the rural hinterland (Entzheim), the analysis of PET indicates a strong cold thermal stress during the winter months but no significant stress in summer. In 2003, summer temperatures were sensed as warmer compared to other years, but did not reach the extreme temperatures that may cause severe heat stress. For both the rural and the urban study sites PET was higher in the summer of 2003 than in 2004, which reflects the inferior thermal conditions in the urban area during the heat wave in 2003. For the entire study period, urban and rural day-time PET reached similar maximal values. Strong differences in PET, however, were observed between the rural and urban areas at night-time. The study of PET for several study sites on a central place in the city (Place Kleber) of Strasbourg for the years 2003 and 2004 showed that the sites with a higher sky view factor present higher values than sites with a lower sky view factor. The comparison of these PET values (Place Kleber) to the results for the rural area showed that during the day and the night the rural city of Entzheim has the lowest PET. During the day, the site at Place Kleber, which is located under a tree, has the lowest PET. The comparison of PET for the years 2003 and 2004 shows that PET in 2003 was about 5 to 7 K higher.

Published
2009
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24. Régulation du climat thermique urbain par les arbres : ombrage et température du couvert

Author

Marc Saudreau, Kastendeuch, Jérome Ngao, Georges Najjar, Thierry Ameglio, Laboratoire de Physique et Physiologie Intégratives de l'Arbre Fruitier et Forestier (PIAF), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université Blaise Pascal - Clermont-Ferrand 2 (UBP), and Université de Strasbourg (UNISTRA)

Subjects
Vegetal Biology, température de feuille, Conductance stomatique, Evapotranspiration, Ville, Température Feuille, [SDV]Life Sciences [q-bio], conductance stomatique, evapotranspiration, température Feuille, ville, city, leaf temperature, stomatal conductance, évapotranspiration, [SDE]Environmental Sciences, [SDV.BV]Life Sciences [q-bio]/Vegetal Biology, Biologie végétale
Abstract

La structuration spatiale, la capacité d’intercepter la lumière et de transpirer des feuilles confèrent aux arbres un potentiel d’action sur le climat urbain notamment thermique. Les travaux d’expérimentation et de modélisation entrepris depuis une vingtaine d’années ont permis de quantifier ce potentiel à différentes échelles : de la rue à la ville en passant par le quartier. Plus particulièrement les arbres agissent sur le climat urbain en modifiant le bilan radiatif (effet d’ombrage du sol et des bâtiments) et diminution de la température d’air via la transpiration. La compréhension de ce mécanisme permet de mieux formaliser les interactions entre une strate arborée (arbre seul ou parc) et le climat urbain, et d’identifier les conditions nécessaires qui permettront d’assurer une régulation thermique. Parmi ces conditions l’accès à l’eau apparaît comme primordial., Trees can potentially have a positive effect on the thermal urban climate due to their 3D spatial structure, their ability to intercept light and to evaporate water. Experimental and modelling works done since twenty years enabled to verify and quantify this potential at different scales: from the street to the city through the neighborhood. More particularly it has been shown that trees impact the urban climate system by altering the urban radiation balance by shading soil and buildings, and by lowering air temperature through transpiration process. Understanding these mechanisms makes it possible to better formalize interactions between a tree cover (single tree or park) and urban climate, and to identify conditions that will ensure a thermal regulation. Among these conditions water availability appears to be crucial.

Published
2015
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25. A three years long fieldwork experiment to monitor the role of vegetation on the urban climate of the city of Strasbourg, France

Author

Georges Najjar, Colin, J., Kastendeuch, Jérome Ngao, Marc Saudreau, Tania Landes, Thierry Ameglio, Luhahe, R., Guillemin, S., Laboratoire des sciences de l'ingénieur, de l'informatique et de l'imagerie (ICube), École Nationale du Génie de l'Eau et de l'Environnement de Strasbourg (ENGEES)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut National des Sciences Appliquées - Strasbourg (INSA Strasbourg), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Les Hôpitaux Universitaires de Strasbourg (HUS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Matériaux et Nanosciences Grand-Est (MNGE), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Réseau nanophotonique et optique, Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de Physique et Physiologie Intégratives de l'Arbre Fruitier et Forestier (PIAF), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université Blaise Pascal - Clermont-Ferrand 2 (UBP), Météo France. FRA., Institut National des Sciences Appliquées - Strasbourg (INSA Strasbourg), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Nationale du Génie de l'Eau et de l'Environnement de Strasbourg (ENGEES)-Réseau nanophotonique et optique, Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Matériaux et nanosciences d'Alsace, Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Matériaux et nanosciences d'Alsace (FMNGE), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and ProdInra, Archive Ouverte

Subjects
three, role of vegetation, Strasbourg, urban climate, [SDV.BV]Life Sciences [q-bio]/Vegetal Biology, [SDV.BV] Life Sciences [q-bio]/Vegetal Biology
Abstract

The ICube Laboratory (UMR 7357 University of Strasbourg - CNRS), in collaboration with the PIAF Laboratory (UMR 547 INRA) and the local association for atmospheric pollution monitoring (ASPA), has initiated in 2013 a fieldwork experiment to measure and monitor the urban climate of the city of Strasbourg, East of France, with a particular focus on the role of vegetation with respect to micro-climatic conditions suitable for human comfort. This fieldwork experiment is organized around four complementary objectives. At first, a detailed analysis of the spatial and temporal variability of the urban heat island effect is conducted through the deployment of a network of twenty-three weather stations in and around the city, monitoring standard parameters such as air temperature and humidity, as well as wind speed and direction. This network also contributes to the European INTERREG IV project “Atmo-IDEE”. Secondly, to allow for an in-depth analysis of the physical processes controlling the UHI, two sites have been equipped with a set of radiometers and eddy correlation sensors to measure the radiative and energy balance. The first site, located in a densely urbanized area, can be considered as mineral and has a large footprint since the sensors are installed 30 meters above ground. The second site is located in an urban park near the city center, and is equipped with the same set of instruments, here on top of a 20 meters high mast. The later site is used to fulfill the third objective, which is to closely keep track of the contribution of the vegetation to turbulent fluxes measured on top of the urban canopy. To do so, a group of six trees is equipped with sap flow sensors. Simultaneously, other sensors are monitoring the soil temperature and water content at seven levels, as well as the photosynthetically active radiation profile below, inside and on top of a tree. Additionally, the contribution of the soil and grass is measured during intensive observation periods using a closed transpiration chamber. The last objective of this experiment is to measure thermal comfort indices, combining integral radiation measurement methods, black globe thermometers, 38 mm flat globe thermometers and a dense set of twenty weather stations (UBIQUITY auto-communicating network). The entire experimental design is presented together with preliminary results.

Published
2015

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

Author

Nicolas Ringenbach, Georges Najjar, and Pierre P. Kastendeuch

Subjects
General Medicine
Abstract

Dans un environnement complexe, comme une zone urbaine, le microclimat est essentiellement gouverné par les échanges d’énergie locaux. Ces échanges se font sous forme de rayonnement (dans le domaine des courtes longueurs d’onde et de l’infrarouge essentiellement) ou sous forme de flux de chaleur dans le sol (conduction) ou encore par convection (flux de chaleur sensible) ou évapotranspiration. Cet article présente le modèle LASER/F qui a été mis au point pour simuler les échanges d’énergie dans ces environnements. Les deux premières parties de l’article décrivent les conditions de la simulation, et la façon dont la géométrie et les matériaux sont représentés dans le modèle. Dans les troisièmes et quatrièmes parties, les problèmes liés aux échanges radiatifs sont abordés. Ceux-ci sont légèrement différents en fonction de la longueur d’onde et de la composante considérée. Ainsi le rayonnement solaire nécessite de connaître la position précise du soleil à chaque instant, et l’atmosphère doit être considérée comme une source non isotrope de rayonnement diffus. Les effets de masque, les réflexions multiples sur les objets ou les transparences peuvent aussi intervenir. Les algorithmes radiatifs de l’infrarouge s’inspirent de ceux qui ont été mis au point pour le solaire, avec l’anisotropie du ciel en moins. La principale difficulté pour l’infrarouge est l’obtention de températures de surface réalistes. Cette condition ne peut être satisfaite sans modéliser les autres flux du bilan d’énergie qui sont évoqués dans les deux dernières parties. Ce modèle a été confronté à un jeu de données acquis lors de la campagne expérimentale RECLUS qui s’est déroulée à Strasbourg durant l’été 2002. Ainsi, lorsque cela est possible, les résultats des simulations sont comparés aux mesures de terrain. Ce modèle à base physique donne de très bons résultats dans le domaine radiatif (en courte et grande longueur d’onde).

Published
2006
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27. Bilans radiatif et d’énergie dans un canyon urbain

Author

A. De Hatten, J. Bernard, Daniel Viville, J.-R. Colin, Nicolas Ringenbach, R. Luhahe, Pierre P. Kastendeuch, Georges Najjar, Françoise Nerry, and M.-P. Stoll

Subjects
General Earth and Planetary Sciences, General Environmental Science
Abstract

Une campagne de mesures en climatologie urbaine a été réalisée durant l’été 2002 à Strasbourg dans le cadre du projet RECLUS. Parmi les sites de mesures, un échafaudage installé dans une rue a permis de réaliser des mesures continues de différents paramètres météorologiques sur quatre niveaux. L’objectif était de documenter les différents processus physiques qui interviennent dans l’élaboration du microclimat à l’intérieur d’un canyon urbain. Le présent article décrit les mesures et les premiers résultats obtenus en ce qui concerne les bilans radiatifs et d’énergie à l’échelle du canyon urbain.

Published
2005
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28. Une simulation des interactions ville-atmosphère à différentes échelles : application sur Strasbourg

Author

Pierre P. Kastendeuch, Georges Najjar, Laboratoire des sciences de l'ingénieur, de l'informatique et de l'imagerie (ICube), École Nationale du Génie de l'Eau et de l'Environnement de Strasbourg (ENGEES)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut National des Sciences Appliquées - Strasbourg (INSA Strasbourg), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Les Hôpitaux Universitaires de Strasbourg (HUS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Matériaux et Nanosciences Grand-Est (MNGE), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Réseau nanophotonique et optique, and Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
[SDE.MCG]Environmental Sciences/Global Changes, 0211 other engineering and technologies, 021108 energy, 02 engineering and technology, General Medicine, 010501 environmental sciences, 01 natural sciences, 0105 earth and related environmental sciences
Abstract

Plusieurs modèles météorologiques ont été utilisés pour simuler les interactions ville-atmosphère à différentes échelles. Cette chaîne de simulation implique l’utilisation de réanalyses globales d’une résolution de 16 km comme données de forçage météorologique. Ce forçage est utilisé pour contraindre un modèle de méso-échelle qui permet d’atteindre une résolution de 250 m sur la ville grâce à la technique du grid-nesting. Finalement les champs du modèle à 250 m ont été utilisés comme forçage météorologique pour un modèle de simulation de canopée urbaine en 3D qui fonctionne avec une résolution de quelques mètres. Les outils utilisés pour atteindre cet objectif sont : les réanalyses du CEPMMT, le modèle Méso-NH & SURFEX (de Météo-France et du Laboratoire d’Aérologie) et le modèle de canopée urbaine LASER/F (Icube). Une simulation a été réalisée sur Strasbourg pour tester cette chaîne sur une période qui va du 13 au 17 août 2002. Les validations montrent que les processus de surface et atmosphériques simulés par Méso-NH & SURFEX pour la résolution de 250 m sont en accord avec les mesures de terrain. Pour s’assurer que le modèle de canopée urbaine en 3D s’intègre bien dans la chaîne de simulation, ses résultats sont comparés à ceux de SURFEX pour un quartier. Les analyses montrent que les résultats obtenus par ce modèle sont en accord avec ceux de SURFEX. L’introduction de la géométrie réelle du quartier en 3D permet même un gain appréciable pour certaines variables. Vu la cohérence des résultats obtenus, l’adjonction du modèle de canopée urbaine se justifie dans cette chaîne. Et ceci d’autant plus que ce type de modèle permet l’accès à de nouvelles informations avec un haut niveau de détails.

Published
2015
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29. Mesoscale simulations of thermodynamic fluxes over complex terrain

Author

Georges Najjar, Joël Noilhan, Pierre Kastendeuch, Patrice Paul, Fritz Gassmann, and P. Lacarrère

Subjects
Atmosphere, Atmospheric Science, Diurnal cycle, Advection, Anticyclone, Latent heat, Climatology, Mesoscale meteorology, Environmental science, Orography, Sensible heat
Abstract

Due to photochemical processes, most of the air quality problems arise during anticyclonic weather conditions in summer. Therefore, the problem is how thermodynamic fields and atmospheric processes (and especially wind fields) interact with the transport of pollutants in a valley. To answer such questions, knowledge about typical wind flow patterns occurring in the investigation area, leading to a classification of characteristic situations is useful. In particular, the most important of these flow fields and their generating processes can be analysed and understood by numerical simulations. Fourteen meteorological stations located at various topographic sites in the Fecht Valley (≃ 230 km 2 , Vosges Mountains, Alsace, France) provided the data necessary for processing an automatic wind-field classification. This classification identifies the characteristic summer flow patterns occurring in the valley. Two broad types of wind regimes can be schematically identified: during anticyclonic periods, thermally driven wind regimes are dominant; in contrast during cyclonic periods advective wind regimes are channelled by the orography. On the basis of this classification the authors were able to choose a typical summer day with anticyclonic conditions. A 3D simulation was performed for this day with the new Meso-Nh atmospheric mesoscale model to describe the thermodynamic fluxes and to understand the underlying physical processes. To obtain the most realistic results in this small area, high resolution surface information was introduced into the model. The data collected during a measurement campaign are used to validate the simulation results. The diurnal cycle of wind fields, the thermal stratification, and the heat fluxes are compared with observations.

Published
2000
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30. Modélisation 3D d'arbre pour comprendre le climat urbain. Un projet multidisciplinaire ambitieux

Author

Tania Landes, Christelle Hayot, Georges Najjar, Kastendeuch, Marc Saudreau, Jérôme Colin, Raphaël Luhahe, Samuel Guillemin, Laboratoire des sciences de l'ingénieur, de l'informatique et de l'imagerie (ICube), Institut National des Sciences Appliquées - Strasbourg (INSA Strasbourg), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Nationale du Génie de l'Eau et de l'Environnement de Strasbourg (ENGEES)-Réseau nanophotonique et optique, Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Matériaux et nanosciences d'Alsace, Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM), Laboratoire de Physique et Physiologie Intégratives de l'Arbre Fruitier et Forestier (PIAF), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université Blaise Pascal - Clermont-Ferrand 2 (UBP), École Nationale du Génie de l'Eau et de l'Environnement de Strasbourg (ENGEES)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut National des Sciences Appliquées - Strasbourg (INSA Strasbourg), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Les Hôpitaux Universitaires de Strasbourg (HUS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Matériaux et Nanosciences Grand-Est (MNGE), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Réseau nanophotonique et optique, Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Matériaux et nanosciences d'Alsace (FMNGE), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Réseau nanophotonique et optique, and Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)

Subjects
géometrie, architecture, climatologie, scanner laser, ville, [SDV.BV]Life Sciences [q-bio]/Vegetal Biology, arbres, surface foliaire, modélisation, squelette
Abstract

Depuis plusieurs années, les effets liés aux changements climatiques occupent régulièrement les colonnes de nos quotidiens. La fonte des glaciers, les inondations récurrentes, les catastrophes naturelles, la détérioration de la qualité de l’air, sont autant d’événements dramatiques dont la recrudescence éveille notre inquiétude. L’urbanisation incessante et la minéralisation des sols de nos villes sont sûrement des facteurs jouant un rôle prépondérant dans cette mutation. Dans ce contexte, il semble urgent d’améliorer nos connaissances sur le climat urbain, en particulier sur les facteurs l’impactant, et de trouver des solutions visant à augmenter la résilience de notre lieu de vie.

Published
2014

31. Le cycle de l'eau en moyenne montagne tempérée : apport des bassins versants de recherche vosgiens (Ringelbach, Strengbach, Fecht)

Author

Anne-Véronique Auzet, Joël Humbert, Jean Mercier, Patrice Paul, Daniel Viville, Georges Najjar, and Bruno Ambroise

Subjects
précipitations, évapotranspiration, hydrodynamique des sols, écoulements, modèles hydrologiques spatialisés, cycle de l'eau, moyenne montagne, bassins versants de recherche, processus, variabilité spatiale et temporelle, topographie, Geography, Planning and Development, water cycle, semi-distributed hydrological models, streamflow, soil hydrodynamics, evapotranspiration, precipitations, topography, process spatial and temporal patterns, research catchments, middle mountains, Earth-Surface Processes
Abstract

The research catchments studied since 1975 by the C.E.R.E.G. in the Vosges mountains have permitted to precise the spatial and temporal variability of the main components of the water cycle and the controlling parameters in a temperate middle mountain environment. The main results concern the precipitations, the evapotranspiration, the soil water properties and the streamflow. A synthesis of the information available is in progress, using spatiaily semi-distributed and physically-based models. The interdisciplinary, systemic, dynamic approach used makes the results and models transposable to other catchments, environments and scales., Les bassins versants de recherche vosgiens étudiés depuis 1975 par le C.E.R.E.G. ont permis de préciser la variabilité spatio-temporelle des composantes du cycle de l'eau et des paramètres qui les contrôlent en moyenne montagne tempérée. Les principaux résultats concernent les précipitations, l'évapotranspiration, les propriétés hydriques des sols et les écoulements. Une synthèse de ces informations sous forme de modèles spatialisés et à bases physiques est en cours. L'approche interdisciplinaire, systémique et dynamique utilisée rend ces résultats et modèles transposables à d'autres bassins, d'autres milieux et d'autres échelles., Ambroise Bruno, Auzet Anne-Véronique, Humbert Joël, Najjar Georges, Mercier Jean-Luc, Paul P., Viville Daniel. Le cycle de l'eau en moyenne montagne tempérée : apport des bassins versants de recherche vosgiens (Ringelbach, Strengbach, Fecht). In: Annales de Géographie, t. 104, n°581-582, 1995. pp. 64-87.

Published
1995
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32. The FluxSAP 2010 hydroclimatological experimental campaign over an heterogeneous urban area

Author

Patrice Mestayer, Bagga, I., Isabelle Calmet, Fontanilles, G., Dominique Gaudin, Lee, J. H., Thibaud Piquet, Jean-Michel Rosant, Katia Chancibault, Laurent Lebouc, Laetitia Letellier, Marie-Laure Mosini, Fabrice Rodriguez, Jean-Marc Rouaud, Maeva Sabre, Yves Tétard, Aurore Brut, Jean-Louis Selves, Pierre-Adrien Solignac, Yves Brunet, Sylvia Dayau, Mark Rankin Irvine, Jean-Pierre Lagouarde, Zeineb Kassouk, Patrick Launeau, Olivier Connan, Pauline Defenouillère, Mathieu Goriaux, Didier Hebert, Letellier, B., Mario, D., Georges Najjar, Françoise Nerry, Céline Quentin, Romain Biron, Jean-Martial Cohard, Galvez, J., Klein, P., Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), École Centrale de Nantes (ECN), Laboratoire de mécanique des fluides (LMF), École Centrale de Nantes (ECN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut Français des Sciences et Technologies des Transports, de l'Aménagement et des Réseaux (IFSTTAR), Centre Scientifique et Technique du Bâtiment (CSTB), Centre d'études spatiales de la biosphère (CESBIO), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Écologie fonctionnelle et physique de l'environnement (EPHYSE), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), Laboratoire de Planétologie et Géodynamique [UMR 6112] (LPG), Université d'Angers (UA)-Université de Nantes - UFR des Sciences et des Techniques (UN UFR ST), Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire (IRSN), Laboratoire des Sciences de l'Image, de l'Informatique et de la Télédétection (LSIIT), Laboratoire d'étude des transferts en hydrologie et environnement (LTHE), Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG), Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique de Grenoble (INPG)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), School of Meteorology, University of Oklahoma (OU), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut National Polytechnique de Grenoble (INPG)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG), and Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])

Subjects
climat, [SDE.MCG]Environmental Sciences/Global Changes, HYDROLOGIE, URBAN STUDIES, CLIMATOLOGY, HYDROLOGY, VEGDUD PROGRAM, environnement, zone urbaine, [PHYS.MECA.MEFL]Physics [physics]/Mechanics [physics]/Fluid mechanics [physics.class-ph], Milieux et Changements globaux, végétation, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS
Abstract

International audience

Published
2011

33. Premières investigations concernant l'amélioration des prévisions de dépassement des seuils d'ozone sur la région de Strasbourg par analyse de données fines de météorologie

Author

Alain Target, Patrice Paul, Laurent Fischer, Georges Najjar, Dominique Steiger, David Delacourt, and Joseph Kleinpeter

Subjects
Atmospheric Science, Pollution
Abstract

La prevision des pointes de pollution a l'ozone necessite une connaissance precise des phenomenes qui agissent dans la couche limite urbaine. Les variables dispensees par les previsions meteorologiques synoptiques a meso-echelle ne suffisent pas a discerner clairement les processus de genese et de transport de l'ozone dans les grandes agglomerations. Il est donc indispensable d'affiner les previsions meteorologiques par des mesures micro-climatiques urbaines. Pour cela, une etude est menee a partir d'un dispositif mesurant des parametres pertinents tels que la vitesse et la direction du vent, la temperature et de l'humidite en 5 points de l'agglomeration strasbourgeoise. Ce reseau de mesure est complete par une station de mesure du bilan de rayonnement et par un profileur vertical de vent acoustique (SODAR). Les donnees fournies par ces dispositifs ont pour but l'elaboration de champs de parametres energetiques et meteorologiques locaux, qui permettront d'affiner le modele de prevision statistique. Les travaux de cette premiere annee d'investigation sont presentes ici.

Published
1998
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34. Le projet Reclus - Télédétection, rayonnement et bilan d'énergie en climatologie urbaine à Strasbourg

Author

Georges Najjar, M.-P. Stoll, J.-R. Colin, Nicolas Ringenbach, J. Bernard, A. De Hatten, Daniel Viville, Pierre P. Kastendeuch, R. Luhahe, and Françoise Nerry

Subjects
Geography, Forestry, Cartography
Abstract

EnglishThis paper gives information about a measurement campaign that took place in the area of Strasbourg during the Summer 2002 within the framework of the Reclus project. Scaffolding was installed in a urban canyon to allow measurements of meteorological parameters at four levels. Similar measurements were made at the quarter scale with two masts. Complementary information was acquired using remote sensing during two intensive observation periods: the first one with an airborne hyperspectral sensor, and the second with an infrared camera carried by a helicopter. francaisCet article donne un apercu des mesures effectuees lors d'une campagne menee durant l'ete 2002 dans le cadre du projet Reclus (Rayonnement et bilan d'energie en climatologie urbaine a Strasbourg). Un echafaudage installe dans une rue a permis de realiser des mesures continues des differents parametres meteorologiques sur quatre niveaux. Des mesures similaires ont ete effectuees a l'echelle du quartier a l'aide de mâts instrumentes. Deux periodes d'observation intensive ont egalement eu lieu en relation avec des mesures de teledetection : la premiere impliquait un capteur aeroporte hyperspectral, la seconde une camera infrarouge heliportee.

Published
2004
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35. Mesoscale simulations of thermodynamic fluxes over complex terrain.

Author

Pierre Philippe Kastendeuch, Pierre Lacarrere, Georges Najjar, Joel Noilhan, Fritz Gassmann, and Patrice Paul

Subjects
THERMODYNAMICS, METEOROLOGICAL stations, ATMOSPHERIC circulation
Abstract

Due to photochemical processes, most of the air quality problems arise during anticyclonic weather conditions in summer. Therefore, the problem is how thermodynamic fields and atmospheric processes (and especially wind fields) interact with the transport of pollutants in a valley. To answer such questions, knowledge about typical wind flow patterns occurring in the investigation area, leading to a classification of characteristic situations is useful. In particular, the most important of these flow fields and their generating processes can be analysed and understood by numerical simulations. Fourteen meteorological stations located at various topographic sites in the Fecht Valley (&ap;230 km2, Vosges Mountains, Alsace, France) provided the data necessary for processing an automatic wind-field classification. This classification identifies the characteristic summer flow patterns occurring in the valley. Two broad types of wind regimes can be schematically identified: during anticyclonic periods, thermally driven wind regimes are dominant; in contrast during cyclonic periods advective wind regimes are channelled by the orography. On the basis of this classification the authors were able to choose a typical summer day with anticyclonic conditions. A 3D simulation was performed for this day with the new Meso-Nh atmospheric mesoscale model to describe the thermodynamic fluxes and to understand the underlying physical processes. To obtain the most realistic results in this small area, high resolution surface information was introduced into the model. The data collected during a measurement campaign are used to validate the simulation results. The diurnal cycle of wind fields, the thermal stratification, and the heat fluxes are compared with observations. Copyright © 2000 Royal Meteorological Society [ABSTRACT FROM AUTHOR]

Published
2000
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36. Etude du rôle de la végétation dans la création de microclimats urbains : approche combinée de mesures et de modélisations à différentes échelles

Author

Bournez, Elena, Laboratoire des sciences de l'ingénieur, de l'informatique et de l'imagerie (ICube), École Nationale du Génie de l'Eau et de l'Environnement de Strasbourg (ENGEES)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut National des Sciences Appliquées - Strasbourg (INSA Strasbourg), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Matériaux et nanosciences d'Alsace (FMNGE), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Réseau nanophotonique et optique, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA), Université de Strasbourg, Georges Najjar, Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Les Hôpitaux Universitaires de Strasbourg (HUS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Matériaux et Nanosciences Grand-Est (MNGE), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Réseau nanophotonique et optique, and Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
Modèle microclimatique, [SHS.ARCHI]Humanities and Social Sciences/Architecture, space management, Vegetation, Evapotranspiration, Îlot de chaleur urbain, Nuage de points, Urban heat island, Reconstruction 3D, Végétalisation, Arbre, Point cloud, Microclimatic model, [SDU.STU.CL]Sciences of the Universe [physics]/Earth Sciences/Climatology, 3D reconstruction, Tree
Abstract

The urban heat island phenomenon causes thermal discomfort to residents. lmproving the microclimate in urban areas is therefore one of the concerns of urban plan ners. The greening of cities (with lawns, trees, green roofs, etc.) is a promising solution, as the transpiration of plants and the shadows of trees have a significant impact on the thermal balance of the surrounding atmosphere. This act must be planned to optimize the benefits of vegetation. A key challenge today is thus the development of a microclimatic simulation model capable of reproducing the climatic conditions of a street, or even a vegetated urban neighborhood, with the aim of proposinga decision support tool for the development of sustainable cities. The aim of this thesis is to study how to consider vegetation and especially trees, in a 30 microclimatic model to simulate the microclimate of a neighborhood. Two models, LASER/F and RATP were applied at the scale of a tree and an urban park to carry out this study.; Le phénomène d'îlot de chaleur urbain engendre de l'inconfort thermique auprès des habitants. Améliorer le microclimat en zone urbaine est donc l'une des préoccupations des aménageurs. La végétalisation des villes s'avère une solution prometteuse, car l'évapotranspiration des plantes etles ombres portées des arbres ont un impact significatif sur le bilan thermique de l'atmosphère alentour. Un défi majeur aujourd'hui est le développement d'un modèle de simulation microclimatique capable de reproduire les conditions climatiques d'une rue, voire d'un quartier urbain végétalisé, dans l'objectif de proposer un outil d'aide à la décision pour l'aménagement des villes durables. L'objectif de cette thèse est d'étudier comment prendre en compte la végétation et plus particulièrement les arbres, dans un modèle microclimatique 30 afin de simuler le microclimat d'un quartier. Deux modèles, LASER/F et RATP sont appliqués à l'échelle d'un arbre et d'un parc urbain pour mener à bien cette étude.

Published
2018

37. Study of vegetation purpose in urban microclimates creation : combined approaches of measures and modellings at different scales

Author

Bournez, Elena, STAR, ABES, Laboratoire des sciences de l'ingénieur, de l'informatique et de l'imagerie (ICube), École Nationale du Génie de l'Eau et de l'Environnement de Strasbourg (ENGEES)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut National des Sciences Appliquées - Strasbourg (INSA Strasbourg), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Les Hôpitaux Universitaires de Strasbourg (HUS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Matériaux et Nanosciences Grand-Est (MNGE), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Réseau nanophotonique et optique, Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Strasbourg, and Georges Najjar

Subjects
Modèle microclimatique, [SHS.ARCHI]Humanities and Social Sciences/Architecture, space management, Vegetation, Evapotranspiration, Îlot de chaleur urbain, Nuage de points, Urban heat island, Reconstruction 3D, Végétalisation, Arbre, Point cloud, Microclimatic model, [SDU.STU.CL] Sciences of the Universe [physics]/Earth Sciences/Climatology, [SDU.STU.CL]Sciences of the Universe [physics]/Earth Sciences/Climatology, 3D reconstruction, [SHS.ARCHI] Humanities and Social Sciences/Architecture, space management, Tree
Abstract

The urban heat island phenomenon causes thermal discomfort to residents. lmproving the microclimate in urban areas is therefore one of the concerns of urban plan ners. The greening of cities (with lawns, trees, green roofs, etc.) is a promising solution, as the transpiration of plants and the shadows of trees have a significant impact on the thermal balance of the surrounding atmosphere. This act must be planned to optimize the benefits of vegetation. A key challenge today is thus the development of a microclimatic simulation model capable of reproducing the climatic conditions of a street, or even a vegetated urban neighborhood, with the aim of proposinga decision support tool for the development of sustainable cities. The aim of this thesis is to study how to consider vegetation and especially trees, in a 30 microclimatic model to simulate the microclimate of a neighborhood. Two models, LASER/F and RATP were applied at the scale of a tree and an urban park to carry out this study., Le phénomène d'îlot de chaleur urbain engendre de l'inconfort thermique auprès des habitants. Améliorer le microclimat en zone urbaine est donc l'une des préoccupations des aménageurs. La végétalisation des villes s'avère une solution prometteuse, car l'évapotranspiration des plantes etles ombres portées des arbres ont un impact significatif sur le bilan thermique de l'atmosphère alentour. Un défi majeur aujourd'hui est le développement d'un modèle de simulation microclimatique capable de reproduire les conditions climatiques d'une rue, voire d'un quartier urbain végétalisé, dans l'objectif de proposer un outil d'aide à la décision pour l'aménagement des villes durables. L'objectif de cette thèse est d'étudier comment prendre en compte la végétation et plus particulièrement les arbres, dans un modèle microclimatique 30 afin de simuler le microclimat d'un quartier. Deux modèles, LASER/F et RATP sont appliqués à l'échelle d'un arbre et d'un parc urbain pour mener à bien cette étude.

Published
2018

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