Végétation en zone urbaine : rôle sur les cycles de l’eau et du carbone, impact sur la qualité de l’air et le rafraîchissement à micro-échelles. Le cas de Dijon Métropole

Débutée en novembre 2022

Financement : contrat IRD Paris

Direction : Nadège Martiny et Christian Hartmann (Paris)

Résumé

Dans un contexte de variabilité et de changements climatiques, les villes de demain se doivent de répondre à des enjeux de durabilité, de résilience et de confort des habitants. La qualité de l’air et le climat urbain sont des éléments centraux, tous deux influencés par la végétation. En effet, le rôle joué par le couvert végétal sur la réduction de la pollution et le rafraichissement est reconnu par les communautés scientifiques et la population (Van Eeckout L., 2016 ; Conservancy, 2016). Les feuillages des végétaux constituent une barrière naturelle, un masque de protection, mais aussi un piège où se déposent les particules (Y. Brunet, 2017), impactant ainsi directement la qualité de l’air. Il a été montré que la morphologie des espaces végétalisés, les essences en présence ainsi que la nature du feuillage sont des paramètres pouvant contribuer à l’efficacité de capture des particules (Nowak, D.J., 2019). Les effets d’ombrage et l’évapotranspiration sont des facteurs majeurs pour le rafraichissement. Néanmoins, le phénomène d’évaporation n’est observé que lorsque le végétal est en capacité de mobiliser des volumes d’eau suffisants, et en ville l’approvisionnement en eau de la zone racinaire est fortement influencé par le taux d’imperméabilisation des sols. En conséquence, le niveau d’imperméabilisation d’une surface urbaine conditionne l’approvisionnement en eau des végétaux et donc l’importance de leur implication dans les cycles de l’eau et du carbone et le degré de service qu’ils délivrent. La thèse permettra de mieux comprendre le rôle de la végétation sur le cycle de l’eau verte et sur le cycle du carbone d’une part, ainsi que sur la qualité de l’air et le climat en contexte urbain d’autre part. L’enjeu est de mieux connaître les flux d’eau et de carbone mobilisés par la végétation en ville en lien avec l’imperméabilisation des sols, à micro-échelle, et au sein d’ambiances urbaines diversifiées. Pour y parvenir, une étape de quantification fiable de ces flux sera indispensable, notamment par le biais d’une approche de terrain multi-sites. Les sites d’études, situés à Dijon Métropole, seront très contrastés en termes d’activité végétative, et seront sélectionnés pour représenter une variabilité de situations (connexion au réseau d’eaux pluviales, exposition de l’espace végétalisé au soleil et au vent, type de sol, nature des végétaux, fréquentation du site). L’imagerie Pléiades pourra être utilisée pour leur sélection, notamment grâce aux bandes multispectrales des capteurs qui fourniront des informations concernant l’activité photosynthétique de la végétation. Des micro-stations de mesures Sol, Végétation et Atmosphère seront installées sur ces sites. Au niveau du sol, des mesures de températures et d’humidité seront effectuées ; au niveau de la végétation, l’activité d’évaporation et l’indice de surface foliaire seront relevés respectivement par micro-dendrométrie et par technologie LIDAR ; et enfin au niveau de l’atmosphère, les concentrations des particules fines (PM10, PM2.5 et PM1) seront mesurées via des mesures de micro-capteurs, préalablement calibrés et validés. Cette approche de terrain devrait permettre de recueillir les données d’entrée nécessaires pour mieux comprendre les cycles de l’eau et du carbone en zone urbaine, tout en permettant d’élaborer des indices de fonctionnalité du végétal pertinents et abordables, et pouvant être communiqués dans le but de discriminer, sur le plan de la qualité environnementale, diverses configurations d’espaces végétalisés.

Mots clés

végétation – qualité de l’air – rafraichissement urbain – ressource en eau – flux de carbone – zone urbaine – mesures micro-échelles

extrait:

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Végétation en zone urbaine : rôle sur les cycles de l’eau et du carbone, impact sur la qualité de l’air et le rafraîchissement à micro-échelles. Le cas de Dijon Métropole

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novembre 2022

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Canovas

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Végétation en zone urbaine : rôle sur les cycles de l’eau et du carbone, impact sur la qualité de l’air et le rafraîchissement à micro-échelles. Le cas de Dijon Métropole

Débutée en novembre 2022

Financement : contrat IRD Paris

Direction : Nadège Martiny et Christian Hartmann (Paris)

 

Résumé

Dans un contexte de variabilité et de changements climatiques, les villes de demain se doivent de répondre à des enjeux de durabilité, de résilience et de confort des habitants. La qualité de l’air et le climat urbain sont des éléments centraux, tous deux influencés par la végétation. En effet, le rôle joué par le couvert végétal sur la réduction de la pollution et le rafraichissement est reconnu par les communautés scientifiques et la population (Van Eeckout L., 2016 ; Conservancy, 2016). Les feuillages des végétaux constituent une barrière naturelle, un masque de protection, mais aussi un piège où se déposent les particules (Y. Brunet, 2017), impactant ainsi directement la qualité de l’air. Il a été montré que la morphologie des espaces végétalisés, les essences en présence ainsi que la nature du feuillage sont des paramètres pouvant contribuer à l’efficacité de capture des particules (Nowak, D.J., 2019). Les effets d’ombrage et l’évapotranspiration sont des facteurs majeurs pour le rafraichissement. Néanmoins, le phénomène d’évaporation n’est observé que lorsque le végétal est en capacité de mobiliser des volumes d’eau suffisants, et en ville l’approvisionnement en eau de la zone racinaire est fortement influencé par le taux d’imperméabilisation des sols. En conséquence, le niveau d’imperméabilisation d’une surface urbaine conditionne l’approvisionnement en eau des végétaux et donc l’importance de leur implication dans les cycles de l’eau et du carbone et le degré de service qu’ils délivrent. La thèse permettra de mieux comprendre le rôle de la végétation sur le cycle de l’eau verte et sur le cycle du carbone d’une part, ainsi que sur la qualité de l’air et le climat en contexte urbain d’autre part. L’enjeu est de mieux connaître les flux d’eau et de carbone mobilisés par la végétation en ville en lien avec l’imperméabilisation des sols, à micro-échelle, et au sein d’ambiances urbaines diversifiées. Pour y parvenir, une étape de quantification fiable de ces flux sera indispensable, notamment par le biais d’une approche de terrain multi-sites. Les sites d’études, situés à Dijon Métropole, seront très contrastés en termes d’activité végétative, et seront sélectionnés pour représenter une variabilité de situations (connexion au réseau d’eaux pluviales, exposition de l’espace végétalisé au soleil et au vent, type de sol, nature des végétaux, fréquentation du site). L’imagerie Pléiades pourra être utilisée pour leur sélection, notamment grâce aux bandes multispectrales des capteurs qui fourniront des informations concernant l’activité photosynthétique de la végétation. Des micro-stations de mesures Sol, Végétation et Atmosphère seront installées sur ces sites. Au niveau du sol, des mesures de températures et d’humidité seront effectuées ; au niveau de la végétation, l’activité d’évaporation et l’indice de surface foliaire seront relevés respectivement par micro-dendrométrie et par technologie LIDAR ; et enfin au niveau de l’atmosphère, les concentrations des particules fines (PM10, PM2.5 et PM1) seront mesurées via des mesures de micro-capteurs, préalablement calibrés et validés. Cette approche de terrain devrait permettre de recueillir les données d’entrée nécessaires pour mieux comprendre les cycles de l’eau et du carbone en zone urbaine, tout en permettant d’élaborer des indices de fonctionnalité du végétal pertinents et abordables, et pouvant être communiqués dans le but de discriminer, sur le plan de la qualité environnementale, diverses configurations d’espaces végétalisés.

 

Mots clés

végétation - qualité de l’air - rafraichissement urbain - ressource en eau - flux de carbone - zone urbaine – mesures micro-échelles