Depuis les années 1950, la population mondiale s’est urbanisée (United Nations, 2019). L’urbanisation qui conduit à une augmentation des surfaces imperméabilisées au détriment des surfaces naturelles et végétalisées, altère le cycle de l’eau et le bilan énergétique. Ce qui a pour conséquence de conférer aux villes un comportement hydrologique et microclimatique particulier, conduisant au phénomène d’îlots de chaleur urbains et augmentant la fréquence et l’intensité des crues des petits cours d’eau. Par ailleurs, le changement climatique risque de rendre les villes plus vulnérables par l’augmentation de la fréquence des pluies intenses et des sécheresses et des vagues de chaleur (Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC), 2022).

Les solutions d’adaptation végétalisées, favorisent de façon conjointe les processus hydriques et énergétiques limités par l’urbanisation (tels que de l’humidité du sol, l’évapotranspiration, etc.) ce qui agit sur la gestion des eaux pluviales et le confort thermique en ville.

Les modèles d’impact sont des outils qui permettent de diagnostiquer des zones à enjeux et d’évaluer les bénéfices induits par l’implantation de solutions d’adaptations en lien avec la morphologie urbaine. Ces outils sont donc utiles pour la planification urbaine durable.

L’application de tels outils à l’échelle de la ville pour l’étude conjointe du confort thermique et de la gestion des eaux pluviales nécessite de nombreuses données d’entrée géographiques et météorologiques afin de représenter le site d’étude et les conditions météorologiques auxquelles le site d’étude est exposé. Cependant, les données géographiques ou météorologiques existantes doivent être prétraitées avant d’être fournies aux modèles d’impact. L’application des différentes méthodes de prétraitement sont sources d’incertitudes, peuvent avoir un impact sur les simulations et biaiser leurs interprétations.

Ainsi, l’objectif de la thèse (réalisée au laboratoire Eau et Environnement de l’université Gustave Eiffel, 2021-2024) a été de proposer une approche de modélisation afin d’identifier l’impact du changement climatique à l’échelle de Nantes Métropole en vue de l’évaluation de stratégie d’adaptation visant la gestion des eaux pluviales et le confort thermique.

Au cours de ce travail, les données d’entrée météorologiques du modèle ont été produites à partir des données et méthodes existantes. Ce travail a aussi conduit à développer une méthodologie de définition de l’occupation du sol, à adapter un outil de simplification du réseau d’assainissement et à modifier une méthode de descente d’échelle temporelle pour améliorer la représentation de la dynamique des pluies. Après calage hydrologique, l’évaluation hydrologique et énergétique du modèle a montré les forces et les limitations du modèle. Le modèle a ensuite été appliqué en temps présent (2008-2022) et en temps futur (2036-2050) sur une période de 15 ans. La comparaison de la réponse hydro-climatique obtenue en contexte climatique futur, défini à partir d'un scénario de projections climatiques, a été comparée à la réponse produite en temps présent à partir des données d’entrées. Cette comparaison a permis de montrer l'impact des méthodes de définition des forçages sur les simulations et a mis en évidence la faculté du modèle à représenter l'impact du changement climatique à travers différents indicateurs, qu’ils soient hydrologiques (débits, ruissellements) ou microclimatique (température de l’air, indice de confort thermique)

En conclusion de ce travail ont aussi été formulées des recommandations en vue de faciliter l’application de tels modèles en vue d’études d’impact hydro-climatiques.