Coordination
 REQUENA-RUIZ Ignacio, SIRET Daniel, LEDUC Thomas
Membres AAU
 DROZD Céline, BANIADAM Pooria, EN-NEJJARI Maroua, LAFFAILLE Xenia
Partenaires
 PIGA Barbara, POLIMI, Milan - RODLER Auline, CEREMA, Nantes - COLOMBERT Morgane, Efficacity, Paris

Argument

Le groupe de recherche AAU Climats contribue à une meilleure compréhension des spécificités climatiques des milieux construits et de l’expérience climatique des citadins. Son originalité est liée aux croisements qu’il permet d’opérer entre des approches conceptuelles, métrologiques, numériques et historiques. Les questionnements du groupe sont organisés suivant 4 grands axes de recherche.

a) La conceptualisation des spécificités climatiques des milieux construits à travers les notions de pico-climat, de dispositif spatio-climatique et d’invite alliesthésique.

Sous l’expression “pico-climat urbain”, nous désignons les conditions climatiques à l’échelle du corps humain qui sont produites par les micro-configurations spatiales de l’espace public vécues par les citadins. Les pico-climats sont perceptibles par les variations des paramètres climatiques de l’ambiance selon des conditions d’intensité et de durée diverses (Popovic, 2017 ; Siret, 2018). Cette notion situe le corps de citadin en tant qu’acteur qui éprouve les conditions climatiques de l’espace. La compréhension de l’espace public comme une multiplicité de pico-climats contribue à caractériser l’expérience climatique de la ville et met en question l’unicité de la notion de microclimat. Cette expérience peut être aussi bien vécue comme un gradient thermique, qui présente des situations transitoires en permanence, que comme un morcellement thermique qui présente des seuils et des pics sans transition de l’un à l’autre.

La notion de dispositif spatio-climatique apparaît comme une conséquence du pico-climat urbain. Cette notion proposée dans le cadre du projet ANR Coolscapes désigne les espaces publics reconnus par une forte imbrication entre les conditions climatiques et la spatialité des lieux (Requena-Ruiz et al., 2019). Par l’articulation de ces deux dimensions, ils proposent différents degrés d’artificialisation et de conditionnement des paramètres climatiques dans l’environnement bâti à l’échelle du corps par des stratégies éphémères ou permanentes (par exemple des auvents de brumisation, des miroirs d’eau, des fontaines sèches montées au sol). Du fait de leur insertion ponctuelle dans l’espace urbain, les dispositifs spatio-climatiques sont des lieux dotés de qualités thermiques qui « tendent naturellement à devenir des lieux sociaux, car les gens se rassemblent pour profiter du confort qu’ils y trouvent » (Heschong, 1981) (Requena-Ruiz et al., 2022).

Une notion importante pour aborder l’expérience climatique à l’échelle pico est celle d’alliesthésie proposée par M. Cabanac (1971). L’alliesthésie exprime le plaisir sensoriel ressenti lors d’une expérience bénéfique pour l’organisme. La recherche du plaisir thermique et l’évitement du déplaisir sont des moteurs de l’adaptation comportementale des piétons pour assurer leur confort à chaque instant. Si nous considérons que les conditions climatiques du milieu urbain s’imposent à nous comme des objets extérieurs, alors ceux-ci peuvent être analysés dans leurs dimensions d’invite à l’action ou d’affordance pour reprendre la notion de JJ. Gibson (1979). Au croisement des théories de l’alliesthésie et de l’affordance, la notion d’invite alliesthésique décrit ainsi le potentiel alliesthésique lié aux invites de l’environnement urbain. Elle cherche notamment à décrire les potentiels de plaisir liés aux variations des conditions pico-climatiques urbaines (Siret, 2018).

b) La description et l’analyse de l’expérience climatique ordinaire par le développement d’instruments de métrologie climatique mobile et de méthodes croisant mesures et observations in situ.

L’étude des pico-climats urbains et de l’expérience climatique des citadins appelle le développement d’outils métrologiques spécifiques. Ces outils doivent permettre d’appréhender les pico-climats de manière dynamique à l’échelle spatio-temporelle d’un fragment de parcours urbain ; de mesurer finement les phénomènes radiatifs qui, en plus de la température de l’air, de la vitesse du vent et de l’humidité relative, déterminent l’impression thermique subjective et le confort ressenti ; de caractériser et d’analyser avec précision les qualités des dispositifs spatio-climatiques comme les “îlots de fraîcheur » ou “parcours de fraîcheur » dans l’espace public urbain.

Le chariot climatique développé par l’équipe dans le cadre du projet ANR Coolscapes mesure en temps réel plusieurs facteurs physiques caractéristiques de l’expérience climatique des citadins : température de l’air et humidité relative (2 thermocouples type T et 1 sonde mixte HMP155A Vaisala sous abri) ; vitesse et direction du vent (anémomètre ultrasonique 2D de type WindSonic1) ; rayonnement solaire (3 capteurs NR01 de Hukseflux chacun composé d’un couple de pyranomètre et de pyrgéomètre mesurant le rayonnement net de courtes longueurs d’ondes et infrarouge, orientés latéralement est-ouest, nord-sud et verticalement entre le ciel et le sol) ; le tout contrôlé par une centrale autonome (Campbell Scientific CR1000X).

Associé à des observations d’usage des lieux (notation des lignes de flux et points d’arrêts notamment), le chariot climatique ainsi constitué permet d’analyser l’expérience climatique des citadins lors des épisodes de forte chaleur (Stavropulos-Laffaille et al. 2021). De ce fait, un deuxième enjeu du chariot climatique est de faire coexister sur un même terrain l’approche métrologique avec d’autres méthodes pour l’étude des usages, des interactions et des ressentis des citadins dans l’espace public. La méthode actuellement déployée permet l’évaluation de dispositifs spatio-climatiques de type “îlots de fraîcheur » dans l’espace public urbain en prenant en compte les dynamiques des piétons sur les parcours d’accès.

c) La compréhension des relations entre formes urbaines et climats au moyen d’outils numériques s’appuyant notamment sur QGIS.

En complément des outils de métrologie in situ, les outils numériques offrent de nombreuses possibilités de recherche pour une meilleure compréhension des relations entre formes urbaines et climats urbains et pour l’application de ces connaissances dans des contextes théoriques, pédagogiques et opérationnels. Deux objectifs sont visés.

Pour le premier, les sciences de l’information géographique et technologies numériques associées permettent un recalage précis des traces GNSS ainsi que le post-traitement des chroniques spatio-temporelles issues de la métrologie climatique (chariot climatique) et du recueil des usages. Ce post-traitement vise à agréger les mesures brutes pour en dériver un ensemble d’indices de confort en milieu extérieur. Nous implémentons ces divers indices dans le contexte spécifique d’un système d’information géographique (SIG) afin de refléter l’évolution de la sensibilité thermique des piétons à proximité des dispositifs spatio-climatiques et de mettre en évidence d’éventuelles corrélations spatiales et/ou temporelles. Nous visons une mise en récit reposant sur un ensemble de cartes et de relevés in situ des spécificités pico-climatiques des lieux (Stavropulos-Laffaille et al., 2021).

Pour le second, nous cherchons à développer une “physique contextuelle” dans le contexte d’un SIG capable d’analyser voire d’anticiper à l’échelle du piéton la réponse climatique spécifique d’un fragment urbain. Il s’agit plus précisément de poursuivre un ensemble de travaux regroupés dans un même outil logiciel (t4gpd) permettant par exemple de produire des zonages climatiques à des niveaux d’échelles de l’îlot voire de la rue (Rodler & Leduc, 2019) ou de préciser le tracé de corridors qui garantissent une continuité d’ombrage en temps comme en espace (Leduc & al., 2021). Les développements réalisés visent à quantifier les impacts énergétiques de l’exposition du piéton à un ensemble de rayonnements (solaires directs et diffus, réflexions des parois) et à traduire ce bilan radiatif sous forme d’une température moyenne radiante. Ces aspects énergétiques peuvent également être traités à l’échelle du bâtiment (Tsoka et al., 2020). La physique contextuelle nous confronte ainsi à un ensemble de problématiques intrinsèquement 3D+t et conditionne l’ensemble de nos développements réalisés dans le cadre traditionnellement 2D de la géomatique (Leduc et al., 2019).

L’équipe explore par ailleurs les applications de la réalité virtuelle pour analyser la perception et la compréhension des conditions climatiques des environnements virtuels (Vigier et al., 2015), pour analyser l’expérience tangible du vent dans ces environnements (Giraldo et al., 2022), ou pour évaluer l’expérience de la nature dans les environnements urbains virtuels. Ces recherches contribuent à interroger les dimensions climatiques des ambiances de synthèse que permettent de construire les outils contemporains de réalité virtuelle.

d) La mise en perspective des dimensions climatiques des environnements construits à travers l’histoire du XXe siècle et la prospective climatique des environnements contemporains et futurs.

L’équipe s’appuie sur une connaissance approfondie des relations entre climat et architecture à travers l’histoire et en particulier dans les théories et productions architecturales du vingtième siècle. Les recherches menées dans ce domaine visent à comprendre comment les productions architecturales et urbaines, fictives ou concrètes, appréhendent les enjeux climatiques variables posés par leur époque à travers les formes données aux environnements, les techniques mises en œuvre et les ambiances résultantes. Ces productions deviennent alors le témoin de certaines manières d’appréhender le climat et les sensibilités d’une époque.

Les travaux ont notamment porté sur les théories de l’architecture et de la ville au regard de l’ensoleillement au cours du XXe siècle (Siret, 2013), sur les techniques de chauffage dans l’architecture moderne (Requena-Ruiz, 2016a, 2016b, 2014) et sur les qualités solaires et bioclimatiques des ensembles de logements de la période de la reconstruction dans le cadre du projet de recherche SmartFrench. L’un des objectifs relève de l’histoire et de la théorie de l’architecture, en développant une analyse de la production de l’environnement construit qui met en avant ses dimensions climatiques et atmosphériques. Un autre objectif est de contribuer au débat contemporain sur l’architecture et les urbanités dans la transition écologique, en tentant de comprendre comment se construisent aujourd’hui différentes formes d’appréhension spatiale des climats et atmosphères.

L’équipe a notamment travaillé la notion de “milieu hyper-conditionné” faisant référence aux espaces qui n’offrent plus de prise avec l’environnement dans lequel ils sont plongés (Siret & Requena, 2019). L’équipe s’est également intéressée aux urbanités contemporaines à travers l’analyse de l’émergence de ce que nous appelons les plages urbaines spontanées, ces espaces publics où les citadins adoptent des comportements habituellement réservés à la plage dans des lieux a priori non aménagés à cette fin (En-nejjari et al., 2020). L’étude de tels espaces permet de dévoiler comment les situations climatiques éphémères contribuent à l’évolution des usages des espaces publics.

Positionnement du groupe au sein du projet scientifique AAU

Le groupe de recherche Climats s’inscrit dans une longue tradition de recherche sur les climats et l’architecture de l’ex-CERMA remontant aux années 1970. Il concrétise l’ambition de AAU sur les sujets climatiques aujourd’hui au cœur des politiques publiques.

A travers ses différentes dimensions, le groupe de recherche Climats permet la confrontation des savoirs relatifs aux climats urbains et aux expériences climatiques de l’environnement construit dans une perspective interdisciplinaire mobilisant des théories de l’architecture et des ambiances, la physique des climats et les sciences de l’information, la psychologie environnementale, l’ethnographie urbaine ou encore l’histoire des sensibilités.

Il contribue à nourrir les lignes d’horizon : “Sensibiliser les transformations socio-écologiques des milieux de vie” ; “Tracer et critiquer la fabrique architecturale, urbaine et territoriale” ; “Exprimer les mondes perçus”.

Références citées

  • Cabanac M. 1971. Physiological role of pleasure. Science, 173. https://doi.org/10.1126/science.173.4002.1103
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  • Gibson JJ. 1979. The Ecological Approach to Visual Perception. Boston, Houghton Mifflin.
  • Giraldo G., Servières M., Moreau G. 2022. Towards a Sensitive Urban Wind Representation in Virtual Reality. ISPRS International Journal of Geo-Information. 11(4):239. https://doi.org/10.3390/ijgi11040239
  • Heschong L. 1981. Architecture et volupté thermique. Marseille, Parenthèses.
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  • Requena-Ruiz I., Siret D., Stavropulos-Laffaille X., Leduc T. 2022. Designing thermally sensitive public spaces: an analysis through urban design media. Journal of Urban Design, Taylor & Francis (Routledge). https://doi.org/10.1080/13574809.2022.2062312
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  • Siret D., Requena I. 2019. Architectures des milieux hyper-conditionnés. Les Cahiers de la recherche architecturale urbaine et paysagère. Vol. 6. https://doi.org/10.4000/craup.3036
  • Siret D. 2018. Appréhender le confort thermique à l’échelle « pico » : vers de nouvelles perspectives pour l’aménagement urbain. construction21.org, juillet 2018. https://www.construction21.org/france/articles/fr/apprehender-le-confort-thermique-a-l-echelle-pico-vers-de-nouvelles-perspectives-pour-l-amenagement-urbain.html
  • Siret D. 2013. Rayonnement solaire et environnement urbain : de l’héliotropisme au désenchantement, histoire et enjeux d’une relation complexe. Développement durable et territoires, vol. 4, n°2. https://doi.org/10.4000/developpementdurable.9767
  • Stavropulos-Laffaille X., Requena-Ruiz I., Drozd C., Leduc T., Servières M., Siret D. 2021. Urban cooling strategies as interaction opportunities in the public space: a methodological proposal. Journal of Physics: Conference Series, 2042(1), 012128. https://doi.org/10.1088/1742-6596/2042/1/012128
  • Tsoka S., Leduc T., Rodler A. 2020. Assessing the effects of urban street trees on building cooling energy needs: the role of foliage density and planting pattern. Sustainable Cities and Society, vol. 65, 102633. https://doi.org/10.1016/j.scs.2020.102633
  • Vigier T., Moreau G., Siret D. 2015. Impact of Visual Cues on Climate Perception in Virtual Urban Environments: A User Study. 19th International Conference on Information Visualisation, p. 500-505. https://doi.org/10.1109/iV.2015.89

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