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RÉSUMÉ
Cet article traite du suivi du phénomène d’îlot de chaleur urbain (ICU) à Rennes par un réseau de capteurs connectés en LoRaWan. Les ICU étant des phénomènes discontinus dans le temps et dans l’espace, ils doivent être étudiés grâce à des mesures permanentes et à forte fréquence. Avec les options proposées par l’IoT (Internet of Things) et la baisse du coût des capteurs, une solution technique intégrant une centaine de points de mesure a pu être déployée à l’échelle du territoire métropolitain : le Rennes Urban Network. La Métropole, désireuse de suivre et mettre en place son plan climat, pourrait ainsi s’appuyer sur la modélisation du climat aux échelles fines.
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Vincent DUBREUIL : Professeur Université Rennes 2, LETG, UMR 6554 CNRS, France
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Charlotte BRABANT : Université Rennes 2, LETG, UMR 6554 CNRS, France
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Gabriel DELAUNAY : Université Rennes 2, LETG, UMR 6554 CNRS, France
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Jean NABUCET : Université Rennes 2, LETG, UMR 6554 CNRS, France
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Hervé QUENOL : Université Rennes 2, LETG, UMR 6554 CNRS, France
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Frédéric CLAIN : Wi6Labs, Rennes, France
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François LEPRINCE : Société Alkante, Noyal-sur-Vilaine - Professeur associé, université Rennes 2, France
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Jérôme DREANO : Société Météo Concept, Cesson-Sévigné, France
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Laurent GEORGET : Société Météo Concept, Cesson-Sévigné, France
INTRODUCTION
Le suivi des conditions climatiques est devenu un enjeu contemporain majeur à différentes échelles. À l’échelle globale, le changement climatique fait l’objet de nombreuses études synthétisées régulièrement par le GIEC . Aux échelles régionales, les impacts liés à certains processus comme la déforestation, ou les risques comme les inondations ou les sécheresses, font aussi l’objet de nombreuses préoccupations. À l’échelle locale, en ville, le changement climatique global est amplifié par le réchauffement produit localement par le phénomène d’îlot de chaleur urbain (ICU).
La ville intelligente (smart city) doit aussi faire face à différents enjeux : optimisation de la consommation des ressources (eau, énergie), accès à l’information pour ses usagers (transport, parking...), bien-être au quotidien (environnement, aménagement du territoire, sécurité) et anticipation des changements (climatiques, mode de vie et de travail...). L’observation du climat urbain est devenue ainsi essentielle et a connu un essor considérable au cours des dernières décennies. La croissance rapide des villes en matière de population a entraîné une augmentation des activités urbaines et la création d’îlots de chaleur (ICU) .
Bien que la surchauffe urbaine est connue depuis longtemps, les études sur les îlots de chaleur urbains se sont développées au cours des dernières décennies : en France, la canicule de 2003, les alertes à la pollution ainsi que les nécessités de mettre en œuvre des PCAET (plan climat-air-énergie territorial) ont conduit de nombreuses métropoles à mettre en place des suivis en partenariat avec des équipes de recherche. En effet, le suivi du climat aux échelles fines nécessite des protocoles spécifiques que beaucoup de collectivités ne maîtrisent pas, il est donc logique que les premières expérimentations aient été menées dans des villes universitaires où des équipes spécialisées sur ces questions étaient présentes (Toulouse, Dijon, Paris et Rennes, entre autres).
À Rennes, le suivi a débuté dès 2003 avec un premier réseau de stations automatiques : le Rennes Urban Network (RUN). À partir de 2019, l’avènement des solutions connectées et la baisse du coût des capteurs ont entraîné une refonte du système d’observation s’appuyant désormais sur les technologies internet et LoraWan. C’est la mise en place de ce système unique en France que propose de décrire cet article, son histoire, ses principes et ses implications concrètes en matière de suivi en temps réel de l’ICU.
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Quelques résultats du suivi à haute densité de l’ICU
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2. Déploiement du réseau de capteurs connectés
2.1 Choix de la solution LoRaWan
L’antériorité des recherches menées à Rennes sur les îlots de chaleur urbains, en combinant mesures de terrain, imagerie satellitaire et modélisation, a permis de quantifier l’intensité et la fréquence du phénomène. Ces différentes méthodes s’avèrent cependant coûteuses et difficiles à maintenir, limitant ainsi la densification des points de mesures. À partir de 2019, des solutions fondées sur des capteurs légers non connectés ont d’abord été tentées. Le dispositif simple à déployer présentait cependant l’inconvénient de nécessiter une visite régulière pour télécharger les données à partir d’un PC.
En 2020, une nouvelle étape a été franchie grâce au partenariat établi entre LETG, Rennes Métropole et les sociétés Wi6Labs et Alkante en déployant un réseau de capteurs en temps réel s’appuyant sur la technologie LoRaWan. Ce projet a été cofinancé par la zone atelier armorique du CNRS, la ville de Rennes et Rennes Métropole. Notons qu’une des originalités du projet est de s’appuyer sur le réseau LoRaWan souverain de Rennes Métropole (et non celui d’un opérateur commercial) dont Wi6Labs et Alkante ont fourni les dispositifs techniques pour la mise en place.
Cette approche a de nombreux avantages et permet notamment :
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de multiplier les points d’observation via l’acquisition de capteurs à bas coût ;
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d’obtenir une cartographie plus précise de l’ICU ;
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de suivre en temps réel l’évolution du phénomène et de programmer des alertes ;
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d’éviter de se rendre régulièrement sur site pour récupérer les données, une contrainte forte liée à la faiblesse des ressources humaines des laboratoires ;
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de s’affranchir des contraintes d’installation du fait de la couverture radio LoRa sur l’ensemble du territoire rennais ;
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de détecter immédiatement des problèmes de mesures et remplacer les capteurs défaillant sans perdre trop de données.
À partir de début 2020, une étude de faisabilité permet de déployer plusieurs capteurs en phase de test. Les différentes options d’abris et capteurs (voir point suivant) mais aussi leur capacité à communiquer en temps...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - GIEC - 6th Assessment Report (2021) - https://www.ipcc.ch/assessment-report/ar6/
-
(2) - ONU - World urbanization prospects : the 2014 revision. - United Nations, Department of Economic and Social Affairs, Population Division, ST/ESA/SER.A/366 (2015).
-
(3) - OKE (T.) - Boundary Layer Climates. - 2nd ed. (1987).
-
(4) - DUBREUIL (V.), QUENOL (H.), FOISSARD (X.), PLANCHON (O.) - Climatologie urbaine et îlot de chaleur urbain à Rennes. - In CLERGEAU (P.) (dir.) « Ville et biodiversité : les enseignements d’une recherche pluridisciplinaire », Presses Universitaires de Rennes, p. 105-122 (2010).
-
(5) - BESANCENOT (J.-P.) - Climat et santé. À propos de la vague de chaleur de l’été 2003 en France. - In : LAMARRE (D.), Les risques climatiques, Paris, Belin, p. 115-126 et 215 (2005).
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DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
1.1 Organismes – Fédérations – Associations (liste non exhaustive)
Association internationale de climatologie http://climatologie.be/aic/association.html
PCAET de Rennes Métropole https://metropole.rennes.fr/le-plan-climat-de-rennes-metropole
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