Axes du programme

L'école thématique est centrée sur les interactions du système urbain et les différents milieux physiques qui l'enveloppent : l'eau, l'air, le sol, le vivant et sa biodiversité et tous éléments du métabolisme urbain. Un schéma identique sera proposé pour les interventions.
Après une introduction sur l'éco-socio-système complexe, pour chacune des enveloppes identifiées les interventions vont présenter :

• la place de l'enveloppe dans la discipline,
• les modalités d'observation, d'étude et de modélisation,
• les projets pluridisciplinaires concernant cette enveloppe.

Socio Eco Système urbain

La vision systémique de la ville introduit une approche intégrée, au carrefour des sciences de l’environnement, des sciences humaines et sociales, des sciences de l’ingénieur pour développer dans une vision interdisciplinaire, à la fois une écologie dans (in) la ville et de (of) la ville (Mathieu, 2006). L’écologie urbaine ayant pour but de mieux comprendre les relations entre les formes spatio-temporelles de l’urbanisation et les processus écologiques (Wu, 2007) ou pour paraphraser Cronon (1996) d’aborder « un assemblage inextricable de faits sociaux et d’états de nature » il semble important à l’heure actuelle d’en considérer l’intérêt scientifique pour de nombreuses disciplines mais aussi l’intérêt sociétal compte tenu de l’importance des enjeux à venir.
Si près de 60% de la population mondiale vivent dans des aires urbanisées (projection à 2025 des Nations Unies) il est évident que les répercussions de cette transition urbaine au niveau mondial ne peuvent que perturber la diversité et les processus des systèmes écologiques.

Atmosphère urbaine

L’«atmosphère urbaine » vient de faire l’objet d’une note de prospective très récente dans le cadre du PATOM. Les thèmes principaux qui seront abordés, en collaboration au sein de la communauté de météorologie urbaine française, couvrent l’étude et la modélisation (dans les modèles atmosphériques et de pollution de l’air) de la Couche Limite Urbaine (CLU). Celle-ci est formée par les interactions entre les surfaces urbaines et la Couche Limite Atmosphérique (CLA) à l’échelle régionale. De part la nature même de la surface urbaine, composée d’une multitude d’éléments distincts (espaces verts, divers types de bâti et de surfaces imperméabilisées, émissions de chaleur et polluants par le trafic routier, les industries et le chauffage), les processus étudiés sont fortement hétérogènes, spatialement et temporellement.

Hydrologie urbaine

L’hydrologie urbaine est définie par ses acteurs comme la science du cycle de l’eau en milieu urbanisé pris sous les angles physiques, physico-chimiques et biologiques. Elle inclut l’étude des interactions entre le cycle de l’eau et les activités humaines dans ce milieu.
Les enjeux sociétaux qui y sont liés sont centrés sur :

• la protection sanitaire des personnes,
• la protection des personnes et des biens face aux inondations (dues à l’insuffisance des réseaux, au ruissellement ou aux crues de cours d’eau urbain),
• de façon plus récente la protection de l’environnement, eaux superficielles, eaux souterraines et sols.

L’hydrologie urbaine s’est développée en construisant ses thèmes de recherche sur ces enjeux. Aujourd’hui l’hydrologie urbaine est une composante des sciences de l’environnement qui conserve des spécificités. Le changement de paradigme en matière de gestion de l’eau dans les zones urbaines se trouve au cœur des préoccupations et les approches sectorielles laissent progressivement à une gestion intégrée des eaux de temps de pluie qui implique des collaborations entre sciences de l’ingénieur, de la terre et de l’univers, de la vie et les sciences humaines et sociales.

Biodiversité urbaine

La nature dans la ville est récente, surtout dans ses formes « sauvages ». Aujourd’hui le maintien et le développement d’une biodiversité urbaine intègrent non seulement de nouvelles connaissances des processus locaux (rôle original des comportements humains dans l’évolution des communautés animales et végétales par ex.) et des gestions sectorisées (gestion écologique d’espaces publics par ex.) mais impliqueraient aussi des échelles d’intégration des savoirs et des planifications. Ainsi les objectifs de trames vertes urbaines imposent un recul sur la construction de la ville tant sociale qu’architecturale. De nouveaux enjeux aux interfaces disciplinaires sciences de la Vie – sciences de l’Homme et de la Société voient le jour et la biodiversité devient pour certains un outil de réflexion pour une ville différente et durable. La nature dans la ville est récente, surtout dans ses formes « sauvages ». Aujourd’hui le maintien et le développement d’une biodiversité urbaine intègrent non seulement de nouvelles connaissances des processus locaux (rôle original des comportements humains dans l’évolution des communautés animales et végétales par ex.) et des gestions sectorisées (gestion écologique d’espaces publics par ex.) mais impliqueraient aussi des échelles d’intégration des savoirs et des planifications. Ainsi les objectifs de trames vertes urbaines imposent un recul sur la construction de la ville tant sociale qu’architecturale. De nouveaux enjeux aux interfaces disciplinaires sciences de la Vie – sciences de l’Homme et de la Société voient le jour et la biodiversité devient pour certains un outil de réflexion pour une ville différente et durable.

Métabolisme Urbain

Le métabolisme urbain – avec toute la prudence que requiert cette analogie organiciste – désigne l’ensemble des processus par lesquels les villes importent, consomment, transforment, exportent énergie et matières. Son analyse contribue à caractériser les interactions énergétiques et matérielles entre sociétés et biosphère et vise à dépasser les approches sectorielles classiques. Les flux d’énergie et de matières lient par ailleurs les villes à d’autres territoires qui les approvisionnent ou reçoivent leurs excreta, si bien que leur empreinte environnementale peut se situer très loin de leurs limites : sa caractérisation constitue aussi un enjeu important. L’écologie territoriale quant à elle vise à inscrire le métabolisme urbain dans un cadre spatial et social :

• les flux de matière et d’énergie mis en jeu résultent de choix politiques, économiques, sociaux et techniques ;
• ils reflètent non seulement les processus caractéristiques de la biosphère mais aussi le fonctionnement des sociétés et ne sauraient être analysés sans la prise en compte de celui-ci.

Sols urbains

Jusqu’à présent, la science du sol a concentré les efforts de recherche sur les milieux forestiers et agricoles, laissant de côté les zones intensément perturbées par les activités humaines qui apparaissent en blanc sur les cartes de sols. Or, en milieu urbain, les sols font l’objet d’usages très variés, et remplissent d’un nombre de fonctions souvent supérieur à celui des sols « naturels ». Ils présentent aussi des caractéristiques fondamentalement différentes et sont marqués par une forte hétérogénéité, la présence de matériaux technologiques et de fréquentes perturbations (e.g. apports, remaniements, compaction) qui contrôlent leur fonctionnement et leur évolution. Ils prennent aussi des formes artificialisées extrêmes (e.g. sols scellés, toits végétalisés). Ils peuvent aussi contenir des substances à caractère polluant pouvant menacer la santé des populations urbaines (e.g. métaux lourds, polluants organiques) et jouent un rôle dans les cycles biogéochimiques (e.g. C, N, P). 
La recherche sur les sols urbains doit faire appel à des méthodes de caractérisation, de classification et de cartographie des sols urbains encore émergentes et ne peut être envisagée que de façon pluridisciplinaire, impliquant l’ensemble des acteurs qui en contrôlent la composition et l’évolution.