Interactions des chaussées avec le microclimat : modélisation à l’échelle de la métropole de Nantes

Nous sommes une université créée en 2020 sur un modèle innovant rassemblant pour la première fois en France le triptyque université/écoles/organisme de recherche et dont l’ambition est de transformer la vie et les villes.

Nous sommes le fruit d’une histoire commune initiée il y a plus de 20 ans entre une université (Upem), un institut de recherche (Ifsttar), 3 écoles d’ingénieurs (ESIEE Paris, Géodata Paris (Ex ENSG-Géomatique), EIVP) et une école d’architecture (École d'architecture de la ville & des territoires Paris-Est). Par la mise en commun de nombreuses forces en matière de formation et de recherche, nous créons de meilleures synergies et offrons ainsi à nos différents publics une palette de compétences plus riche.

L’Université Gustave Eiffel porte l’ambition scientifique de l’I-SITE FUTURE : préparer la transformation et l’adaptation soutenable des villes et des territoires.

Le Laboratoire Eau & Environnement de l’Université Gustave Eiffel (univ-gustave-eiffel.fr) contribue à développer un modèle de microclimat urbain TEB (Town Energy Balance, https://www.umr-cnrm.fr/spip.php?article199) pour étudier l’impact énergétique et hydrique du changement climatique ainsi que les solutions d’adaptations vertes (végétalisées) ou grises (technologiques).

Contexte

De nombreuses études s’intéressent au phénomène d’îlot de chaleur urbain (ICU), qui impacte le bien-être voire la santé des habitants, ainsi que la faune et la flore présentes en milieu urbain (Huang et al, 2023 ; PN ISSU https://www.pn-issu.fr/). Ce phénomène risque de s’intensifier et d’être plus fréquent dans les prochaines décennies (Pörtner et al, 2022). Les solutions déjà identifiées sont principalement fondées sur la nature (parcs, arbres d’alignement, forêts urbaines…) (Gunawardena et al, 2017) ou sur les propriétés réflectives des matériaux de construction (toitures et murs peints en blancs) ou les effets d’ombrage. Depuis assez récemment certaines d’études (Tormos et al., 2024) s’intéressent de plus en plus à la chaussée qui représente une fraction non négligeable des sols urbains revêtus.

Le Laboratoire Eau & Environnement de l’Université Gustave Eiffel contribue à développer un modèle de microclimat urbain TEB (Town Energy Balance2) pour étudier l’impact énergétique et hydrique du changement climatique ainsi que les solutions d’adaptations vertes (végétalisées) ou grises (technologiques). La métropole de Nantes a ainsi fait l’objet d’une application du modèle en temps passé (2008-2022) et en temps futur (2030-2050) (Betou, 2024 ; Chancibault et al. 2025).

Le projet CADILLAC (financé par l’I-SITE FUTURE, 2025-2026) a pour objectif d’étudier comment les structures routières peuvent devenir des solutions de réduction de l’îlot de chaleur urbain (ICU). Il s’articule autour de trois axes : i) collecter et mettre en forme les données hydro-climatiques relevées dans les chaussées françaises afin de mettre à jour l’analyse de leurs performances structurelles, ii) enrichir cette base aux spécificités urbaines par des résultats simulés par un modèle hydro-climatique urbain sur des cas d’études spécifiques, iii) soutenir la collaboration pluridisciplinaire de
recherche à l’échelle européenne, voire internationale.

Contenu du stage

Dans le cadre du projet CADILLAC une base de données a été consolidée à partir de nombreuses données produites lors d’essais menés avec le manège de fatigue (Figure 2) sur le campus de Nantes de l’université Gustave Eiffel, ainsi que sur des expérimentations menées au Service Technique de l’Aviation Civil - STAC (Belmokhtar et al., 2026).

Outre un travail de bibliographie et une prise en main du modèle TEB, la première étape du stage sera de sélectionner des expérimentations dans la base de données et de définir le meilleur cadre de modélisation avec le modèle TEB à l’échelle des sites d’étude sélectionnés. Cela consistera à identifier les paramètres auquel le modèle est le plus sensible et d’ajuster leurs valeurs pour simuler au mieux les variables observées.

Le deuxième objectif sera de passer à l’échelle de la métropole nantaise avec TEB, sur la base des simulations de Betou (2024) et en fonction des résultats obtenus dans la première étape. Une analyse des variables microclimatiques simulées, en fonction des caractéristiques des routes urbaines sera menée. En fonction des résultats, une classification d’indicateurs selon la typologie des quartiers (LCZ) pourra être proposée.

Lieu du stage

Le stage sera positionné au Laboratoire Eau & Environnement (https://ee.univ-gustave-eiffel.fr/), sur le campus nantais de l’Université Gustave Eiffel (localisé à Bouguenais, près de Nantes. Le·a stagiaire sera co-encadré·e, dans le cadre du projet CADILLAC, par des chercheurs du LAMES (https://lames.univ-gustave-eiffel.fr/) qui mène des expérimentations accélérées et modélisations mécaniques et thermo-mécaniques des multi-matériaux testés sur le manège de fatigue des chaussées (https://www.youtube.com/watch?v=nGlhMk1hEZw).

Prérequis

Le·a candidat·e doit être en Master 2 ou en dernière année d’école d’ingénieur. Des connaissances en microclimat urbain ou en structure de chaussées seront appréciées. L’expérience d’outils d’analyse de données tels que R, python ou MatLab/SciLab sera utile. Un goût pour la modélisation est nécessaire. Un bon niveau en anglais est un plus.

Le stage est prévu pour une durée de 5 à 6 mois, à Nantes, au sein du Laboratoire Eau & Environnement. Le candidat doit être en formation de master II ou en dernière année d’Ecole d’ingénieur. Des connaissances en microclimat urbain, en modélisation ainsi qu’en SIG sont souhaitées.

Un goût pour la modélisation est nécessaire et la connaissance du Fortran 2023 serait un atout mais n’est pas obligatoire.