The evolution of the Parisian urban climate under a changing climate is analyzed from long-term offline numerical integrations including a specific urban parameterization. This system is forced by meteorological conditions based on presentclimate reanalyses , and climate projections provided by global climate model simulations following two emission scenarios (A1B and A2). This study aims at quantifying the impact of climate change on air temperature within the city and in the surroundings. A systematic increase of 2-meter air temperature is found. In average according to the two scenarios, it reaches +2.0/2.4 • C in winter and +3.5/5.0 • C in summer for the minimum and maximum daily temperatures, respectively. During summer, the warming trend is more pronounced in the surrounding countryside than in Paris and suburbs due to the soil dryness. As a result, a substantial decrease of the strong urban heat islands is noted at nighttime, and numerous events with negative urban heat islands appear at daytime. Finally, a 30% decrease of the heating degree days is quantified in winter between present and future climates. Inversely, the summertime cooling degree days significantly increase in future climate whereas they are negligible in present climate. However, in terms of accumulated degree days, the increase of the demand in cooling remains smaller than the decrease of the demand in heating.

The extremely warm summer of 2003, with its August heat wave, is taken as a prototype of future summer weather in Europe. The stagnant circulation led to accumulation of heat and pollutants, increased forest fires, and induced high ozone and particulate matter levels. After a description of the meteorological conditions encountered, we review here the effects of the heat-wave meteorology on photochemistry, wild fires, and particulate matter, at the continental and urban scales. We discuss the extent to which this special summer can be taken for projecting air quality in a future warmer climate, especially in the perspective of changes in regional and global emissions. For ozone, the effect of regional reduction of emissions will dominate over summer climate change, but the increase in baseline ozone should significantly raise the mean ozone levels.

Time series studies assessing the effect of temperature on mortality generally use temperatures measured by a single weather station. In the Paris region, there is a substantial measurement network, and a variety of exposure indicators created from multiple stations can be tested. The aim of this study is to test the influence of exposure indicators on the temperature-mortality relationship in the Paris region. The relationship between temperature and non-accidental mortality was assessed based on a time series analysis using Poisson regression and a generalised additive model. Twenty-five stations in Paris and its three neighbouring departments were used to create four exposure indicators. These indicators were (1) the temperature recorded by one reference station, (2) a simple average of the temperatures of all stations, (3) an average weighted on the departmental population and (4) a classification of the stations based on land use and an average weighted on the population in each class. The relative risks and the Akaike criteria were similar for all the exposure indicators. The estimated temperature-mortality relationship therefore did not appear to be significantly affected by the indicator used, regardless of study zone (departments or region) or age group. The increase in temperatures from the 90(th) to the 99(th) percentile of the temperature distribution led to a significant increase in mortality over 75 years (RR = 1.10 [95% CI, 1.07; 1.14]). Conversely, the decrease in temperature between the 10(th) and 1(st) percentile had a significant effect on the mortality under 75 years (RR = 1.04 [95% CI, 1.01; 1.06]). In the Paris area, there is no added value in taking multiple climatic stations into account when estimating exposure in time series studies. Methods to better represent the subtle temperature variations in densely populated areas in epidemiological studies are needed.

L'objectif du projet Epicea était double : évaluer la vulnérabilité de Paris à l'évolution du climat et étudier l'influence de l'aménagement urbain sur le climat à l'échelle locale. L'emploi d'une méthodologie novatrice a permis d'affiner les projections climatiques à l'échelle de l'agglomération, concluant à une forte augmentation du nombre de canicules dans l'agglomération parisienne à la fin du XXI e siècle. Des simulations à haute résolution de la canicule de 2003 ont ensuite permis d'identifier les zones les plus vulnérables aux particularités du climat urbain. Enfin, des modifications du climat urbain liées à quelques scénarios d'aménagement élaborés avec la Ville de Paris ont été modélisées.

No abstract

Dans le cadre du projet EPICEA (Ville de Paris, Météo-France et Centre Scientifique et Technique du Bâtiment), cette étude s’intéresse à un épisode climatique extrême – la canicule d’août 2003 – en tant qu’extrapolation dans le futur, puisque, si l’on considère le scénario le plus pessimiste (A2), un tel phénomène concernerait l’Europe de l’Ouest en moyenne un été sur deux d’ici 2070. Une simulation à 250 m de résolution de la période allant du 08 au 13 août 2003 est effectuée en utilisant le modèle de recherche numérique MésoNH, modèle non-hydrostatique à échelle très fine préfigurant la future génération de modèles numériques de prévision du temps, et le schéma de ville Town Energy Budget (TEB). TEB représente la ville de manière théorique sous la forme d’un canyon urbain dans lequel est modélisé le bilan d’énergie des surfaces élémentaires urbaines (route, toit mur). Il est ici employé en mode « couplage » avec le modèle MésoNH pour caractériser au mieux les conditions atmosphériques urbaines. Son homologue pour la végétation, Interactions Sol-Biosphère-Atmosphère (ISBA), est également utilisé. La ville de Paris est représentée en mode « réaliste » par le biais d’une base de données du couvert urbain parisien élaborée conjointement avec l’Atelier Parisien d’Urbanisme, intégrant l’altitude, les surfaces de végétation, de voirie, d’eau, les hauteurs des bâtiments, les différents types de toits et de murs et leur surface, etc. Les données de surface issues de cette base sont retravaillées et intégrées au modèle de ville TEB via un logiciel SIG. Les résultats sont très satisfaisants : le modèle reproduit bien les observations de température et de vent, ainsi que le cycle diurne d’humidité relative et les caractéristiques du climat urbain sont clairement identifiées. Les résultats permettent de discerner des micro-ICU au sein de Paris avec des différences de température de 2 à 4°C et mettent en évidence la vulnérabilité des arrondissements périphériques et de certaines communes limitrophes en liaison avec le panache urbain engendrant des différences de température de l’ordre de 2°C. Par ailleurs, différents leviers d’action sur le climat urbain ont été préalablement identifiés. Les plus pertinents sont l’albédo des surfaces (toits, murs et voirie) et la végétalisation des surfaces urbaines. Différents tests de sensibilité sont donc envisagés en modifiant ces paramètres, dans un contexte de canicule (août 2003) : éclaircissement des façades et des toitures, verdissement et humidification de la ville. Cette étude confirme l’intérêt d’utiliser ce type de schéma urbain en intégrant les spécificités complexes de l’occupation des sols en milieu urbain dans l’optique d’études sur l’adaptation d’un territoire au changement climatique, en comparant une situation de référence – présentée ici – à différents scénarios réalisables dans le futur.