Avancées de la modélisation du microclimat urbain : forêt urbaine et interception de la pluie battante par les arbres

Heat waves are climatic events that may lead to thermal discomfort, increase in building cooling demand and induce an increase in mortality in the population. Cities show an urban heat island effect where temperatures are higher in cities compared to rural environment, while an increase in heat wave occurrences is expected for the years to come. Adding trees to the urban environment is brought forward as a mitigation measure for heat waves, to reduce the heat stress of city residents. A suite of numerical models, named urbanMicroclimateFoam, can simulate many physical processes involved in urban microclimate. It enables assessment of pedestrian thermal comfort, especially during heat waves conditions. Effects of trees are considered, as they slow the wind velocity, create shade, and consume heat from the environment to evaporate water. However, to model urban forests, a lot of morphological simplifications have to be made. At the same time, other modelling tools do not catch urban physics complexity at the same extent. Thus currently, urban forests with large canopy, as parks in the city, cannot be studied with an appropriate modelling approach combining computational accuracy, efficiency and costs. While many moisture processes, such as evaporation sources, have been studied as mitigation solutions of urban heat island, the interception of wind-driven rain by trees is not taken into account in urbanMicroclimateFoam. This phenomenon advocates an additional evaporation source that can have an impact on microclimate conditions. The present research project first aims to develop a methodology to represent urban forests in the OpenFOAM computational environment. This framework will lead to the simulation with urbanMicroclimateFoam of microclimate conditions during a heat wave for the case study of St. Helene Island, Montreal, Canada. Second, a rain interception module is added to urbanMicroclimateFoam. Rain interception is measured under two trees and impleme
Les vagues de chaleur sont des évènements climatiques pouvant mener à de l’inconfort thermique, à une hausse des besoins en refroidissement des bâtiments et à une augmentation de la mortalité au sein de la population. Les villes sont aux prises avec la problématique d’îlots de chaleur, alors que les températures y sont plus élevées que dans les zones rurales et en plus, une hausse de l’occurrence des canicules est à prévoir pour les années à venir. L’ajout d’arbres dans le milieu urbain est une solution de mitigation mise de l’avant pour atténuer le stress thermique des citadins. Une suite de modèles numériques, nommée urbanMicroclimateFoam, permet de simuler de nombreux phénomènes physiques du microclimat urbain. Cela mène à l’évaluation du confort thermique extérieur des occupants, notamment en période caniculaire. L’effet des arbres est considéré, alors que ceux-ci ralentissent les vents, créent de l’ombrage et soustraient de la chaleur à l’environnement urbain pour évaporer de l’eau. Toutefois, pour étudier des forêts urbaines, de nombreuses simplifications de leur morphologie doivent être faites. Des simulations effectuées avec d’autres modèles délaissent pour leur part la modélisation de certains phénomènes physiques. Ainsi, les conditions thermiques dans les aménagements urbains qui comprennent de grandes canopées, tels que des parcs en ville, ne peuvent être étudiées par une approche de modélisation appropriée pour ce qui est de la précision, de l’efficacité et des coûts computationnels. Plusieurs solutions de mitigation des îlots de chaleur urbains qui impliquent l’eau et l’humidité, telles que les sources d’évaporation, ont été étudiées. Toutefois, l’interception de la pluie battante n’est pas prise en compte dans urbanMicroclimateFoam. Pourtant, elle constitue une source d’évaporation additionnelle qui peut modifier les conditions thermiques à l’échelle du microclimat. En premier lieu, le présent projet de recherche vise à développer une méthodologie perm