Evaluation des performances éco-systémiques d’une re-naturation du milieu urbain – EVNATURB

Le projet EVNATURB doit faire le lien entre les méthodes et résultats produits par la recherche actuelle en instrumentation et en modélisation urbaine, les problèmes pratiques émanant des sciences de l'environnement et les besoins opérationnels de la planification urbaine. L’approche multi-échelle adoptée lui permettra de prendre en considération la variabilité spatio-temporelle des processus considérés, particulièrement forte en milieu urbain. En prenant l’hydrologie comme point de départ, elle s'étendra aux domaines connexes tels que la thermique et la biodiversité. Les activités expérimentales et de modélisation liées à l'estimation des flux d'évapotranspiration seront particulièrement pertinentes pour améliorer nos connaissances sur le comportement thermo-hydrique en lien avec la végétation, et donc le rafraîchissement urbain.

La plateforme EVNATURB, dont le développement est prévu tout au long du projet, est destiné à de nombreux acteurs intervenant en aménagement urbain (urbanistes, architectes, ingénieurs, certificateurs, collectivités territoriales…). Elle les guidera dans le choix de solutions bleues-vertes réellement adaptées à leurs besoins (contraintes et objectifs environnementaux précédemment définis à l’échelle du projet). La quantification de certaines de leurs performances – entre autres par le couplage thermo-hydrique – devra les accompagner dans l’obtention d’une certification environnementale.

Les parties prenantes ciblées par le projet sont les fabricants de BGS, les urbanistes, les ingénieurs, les écologistes, les architectes et les autorités locales. Les approches et outils développés au cours du projet seront en mesure de fournir des conseils pour évaluer les mesures les plus appropriées. La plateforme EVNATURB (pouvant conduire à déposer un brevet) pourrait être utile pour l'obtention de certifications environnementales, et notamment les objectifs liés à la réglementation de la biodiversité, des îlots de chaleur et de gestion de l'eau. Le projet EVNATURB proposera de nouveaux services (instrumentation, modélisation) pour évaluer en continu ces performances environnementales spécifiques au cours du projet comme prévu par le référentiel «Système de Management d'une Opération» (SMO), qui est un outil de gouvernance qui permet au projet propriétaire pour fixer ses objectifs pour l'opération et s'organiser pour les atteindre. Ces services peuvent être utilisés par tout acteur du développement urbain (du maître d'ouvrage à l'entrepreneur général).

Ces résultats de recherche et leurs applications opérationnelles seront aussi présentés dans les différents masters proposés à l'Ecole des Ponts ParisTech et plus généralement au Pôle de Recherche Descartes. A terme, l'objectif est de construire un master spécifique soutenu par le laboratoire HM&Co. Il sera consacré aux systèmes urbains complexes et proposera des méthodes pour observer et modéliser les différents flux (matière et énergie) à travers les échelles. Il fournira des outils et méthodes favorisant un développement urbain durable et pertinent face aux enjeux environnementaux (y compris les événements extrêmes et le changement climatique).

Castellanos, L.A., Versini, P.-A., Bonin, O., and Tchiguirinskaia I., 2020. A Text-Mining Approach to Compare Impacts and Benefits of Nature-Based Solutions in Europe. Sustainability, 12, 7799

Versini, P.A., Gires, A., Tchiguirinskaia, I., Schertzer, D., 2020. Fractal analysis of green roof spatial implementation in European cities. Urban Forestry and Urban Greening, 49, 126629

Versini, P.-A., Stanic, F., Gires, A., Schertzer, D., and Tchiguirinskaia, I., 2020. Measurements of the water balance components of a large green roof in the greater Paris area, Earth Syst. Sci. Data, 12, 1025–1035, doi.org/10.5194/essd-12-1025-2020

Castellanos Diaz, L.A., Bonin, O., Versini, P.-A. and Tchiguirinskaia, I., 2021. Analysis of spatial dimensions and explicit multifractal modelling for the deployment of green areas in an urban agglomeration. European Geosciences Union Conference, 19-30th April 2021, Vienna (Austria)

Castellanos Diaz, L.A., Bonin, O., Versini, P.-A. and Tchiguirinskaia, I., 2021. Fractal dimension comparison and spatial multifractal approach for green areas installation in an urban agglomeration. European Geosciences Union Conference, 19-30th April 2021, Vienna (Austria)

Versini, P.-A., Gires A., Tchiguirinskaia, I., and Schertzer D., 2020. Assessment of green roof incentive policies in European cities by a fractal analysis. European Geosciences Union Conference, 4-8th May 2020, Vienna (Austria)

Castellanos, L.A., Versini, P.-A., Tchiguirinskaia, I., Bonin O., Ramier, D., 2020. Large Aperture Scintillometer measurements above a large green roof to assess the evapotranspiration flux. European Geosciences Union Conference, 4-8th May 2020, Vienna (Austria)

Versini, P.-A., Castellanos, A., Stanic, F., Schertzer, D., Tchiguirinskaia, I., 2019. Toward quantitative indicators to assess the cooling effect of Blue Green Solutions by combining experimental and modelling approaches. European Geosciences Union Conference, 7-12th April 2019, Vienna (Austria)

Le milieu urbain doit faire face à un certain nombre de défis de par sa densification, la dégradation du capital naturel qu’elle engendre, ainsi qu’à l’augmentation -en intensité et en fréquence- des événements climatiques extrêmes liée au changement climatique. Ces évolutions entrainent de nombreuses conséquences environnementales, directement (gestion des eaux pluviales) ou indirectement (ilot de chaleur urbain, dégradation de la biodiversité) liées au cycle de l’eau. Les solutions bleues-vertes (BGS), comme les toitures végétalisées ou les noues, apparaissent particulièrement efficaces pour réduire les impacts potentiels de l’aménagement urbain sur ces questions. Néanmoins, bien que leurs services soient connus, les aménageurs sont encore réticents à systématiser l’implantation de BGS (ou alors uniquement sur des critères esthétiques). De nouveaux outils et méthodologies doivent donc être développés pour mieux comprendre le fonctionnement thermo-hydrique de ces infrastructures en relation avec la biodiversité, et ainsi mieux évaluer leurs performances à travers les échelles (du matériau constituant au projet).

Le projet EVNATURB, prévu sur 4 ans, a pour objectif de développer une plateforme facilitant l’évaluation de certains des services éco-systémiques prodigués par les BGS à l’échelle du projet d’aménagement, et de promouvoir une renaturation de la ville. Pour tenter de résoudre les problèmes complexes liés à ce sujet, EVNATURB projette de mettre en œuvre une approche multidisciplinaire, multi-échelle et multi-physique pour :
- coupler hydrologie, thermique, urbanisme, biodiversité, en lien avec leurs services éco-systémiques,
- caractériser les variabilités spatio-temporelles des processus physiques concernés sur une large gamme d’échelles à l’aide de : (i) la mise en œuvre d’un système de mesures haute résolution, transportable et innovant, (ii) l’utilisation d’outils analytiques et de modélisations adaptées,
- développer un réseau scientifique dédié au suivi expérimental des BGS, et qui contribuera à améliorer nos connaissances sur le fonctionnement et le suivi de ces infrastructures,
- caractériser l’implantation de BGS en prenant en compte les enjeux socio-économiques locaux, et définir des indicateurs quantitatifs pertinents en regard du projet d’aménagement (certification, labellisation, respect des réglementations, continuité écologique).

Le projet EVNATURB doit faire le lien entre les méthodes et résultats produits par la recherche actuelle en instrumentation et en modélisation urbaine, les problèmes pratiques émanant des sciences de l'environnement et les besoins opérationnels de la planification urbaine. L’approche multi-échelle adoptée lui permettra de prendre en considération la variabilité spatio-temporelle des processus considérés, particulièrement forte en milieu urbain. En prenant l’hydrologie comme point de départ, elle s'étendra aux domaines connexes tels que la thermique et la biodiversité. Les activités expérimentales et de modélisation liées à l'estimation des flux d'évapotranspiration seront particulièrement pertinentes pour améliorer nos connaissances sur le comportement thermo-hydrique en lien avec la végétation, et donc le rafraîchissement urbain.

La plateforme EVNATURB, dont le développement est prévu tout au long du projet, est destiné à de nombreux acteurs intervenant en aménagement urbain (urbanistes, architectes, ingénieurs, certificateurs, collectivités territoriales…). Elle les guidera dans le choix de solutions bleues-vertes réellement adaptées à leurs besoins (contraintes et objectifs environnementaux précédemment définis à l’échelle du projet). La quantification de certaines de leurs performances – entre autres par le couplage thermo-hydrique – devra les accompagner dans l’obtention d’une certification environnementale.