Добірка наукової літератури з теми "CO2 émissions urbain"

Les avancées scientifiques permettent un suivi des émissions des villes à partir de mesures des concentrations atmosphériques de CO2 sur un réseau de stations et de méthodes d'inversion fondées sur des modèles de météorologie et de transport atmosphérique à méso-échelle. Nous prenons pour exemple l'agglomération de Paris. Les mesures atmosphériques collectées par un réseau de stations urbaines et périurbaines sont présentées, ainsi que les résultats d'une inversion des émissions et les directions de recherche pour affiner ces estimations. Enfin, la signature du premier confinement lié à la Covid-19 pendant le printemps 2020 sur les mesures atmosphériques de CO2 est présentée et suggère une forte réduction des émissions. Scientific advances enable the monitoring of urban CO2 emissions from in situ measurements of atmospheric CO2 concentrations and atmospheric inversion methods based on mesoscale meteorological models. We use the Paris urban area as an example. Atmospheric measurements collected at a network of urban and suburban stations are presented, as well as the results of an atmospheric inversion of the city emissions, and research directions to refine these estimates. The signature of the Covid-19 lockdown measures in the spring 2020 on the urban atmospheric CO2 signals is presented, indicative of a strong reduction of emissions.

This paper determines how good governance complements or counteracts urbanisation in the fight of environmental degradation, including the reduction of CO2 emissions, for 45 African countries over the period 2000–2014. Governance is measured through the six dimensions of the Kaufman governance indicators. Urbanisation is assessed by the urbanisation rate, which refers to the urban population as a proportion of the total population. The empirical evidence is based on the two-stage generalized method of moments (GMM), which eliminates simultaneity bias and considers cross-country variations. Overall, the results show that good governance has a significant effect on reducing CO2 emissions. It is a means to mitigate the potential effect of urbanisation on environmental degradation. The results recommend that governance must be consider in urbanisation policies to achieve a clean environment.

Les villes concentrent aujourd’hui 55 % de la population mondiale, environ 75 % des émissions directes de CO2 dans le monde et une grande partie de la pollution. Rassemblées au sein d’organisations comme le C40 Cities Leadership Group (C40), elles jouent un rôle croissant dans la lutte contre le changement climatique. De nombreux outils et méthodologies de planification leur sont proposés. Des réflexions et expérimentations existent pour apporter aux villes des solutions dans le domaine de l’efficacité énergétique et des énergies renouvelables. Le nucléaire, énergie bas carbone, est une technologie complémentaire, au sein d’un mix énergétique varié, pour accélérer la décarbonation des zones urbaines.

Résumé Depuis bientôt vingt ans, le chômage européen est un problème social majeur et le signe d'une importante sous-utilisation des ressources à une époque où existent bien des besoins insatisfaits. Alors que l'emploi a crû de près de 6 % entre 1987 et 1990 dans la Communauté Européenne des douze, le taux de chômage dépasse à nouveau 10 % et s'élève. Même selon des prévisions raisonnablement optimistes (un taux de croissance de 2,5 à 3 %) le taux de chômage dépassera 10 % durant au moins quatre ou cinq ans. Cette note prend position sur les politiques de court, moyen et long terme que nous considérons comme les mieux aptes à promouvoir la croissance et l'emploi en Europe Occidentale. Nous prétendons qu'actuellement une politique budgétaire active ne paraît pas constituer un instrument adéquat pour la stabilisation économique à court terme. L'attention devrait plutôt se concentrer sur la consolidation structurelle à moyen terme des budgets, un objectif négligé durant l'expansion de la fin des années 80. Mais nous plaidons pour une stimulation monétaire, à obtenir par une forte réduction des taux d'intérêt nominaux à court terme ; nous proposons le niveau de référence zéro pour les taux d'intérêt réels à court terme, pour aussi longtemps que l'on n'observe pas clairement que la reprise est engagée. S' agissant des politiques de moyen terme, nous recommandons deux ensembles de mesures relatifs respectivement aux coûts du travail et à l'investissement. Nous notons que le chômage élevé se concentre fortement sur les travailleurs non qualifiés. De plus nous trouvons la preuve d'un désaccord croissant entre les structures par qualifications de l'offre et la demande de travail, la composition de celle-ci se modifiant vite au détriment des travailleurs non qualifiés. Cette observation justifie que l'on investisse dans l'enseignement et la formation. Nous considérons qu'elle justifie aussi des mesures visant à réduire le coût du travail non qualifié par rapport aux coûts du travail qualifié et du capital. Un élément important du coût du travail est constitué par des impôts et contributions sociales, qui entraînent un écart, particulièrement substantiel pour le travail non qualifié, entre le coût pour les employeurs et le coût d'opportunité pour la société — de 30 % à 50 % dans les pays de la Communauté. Nous prétendons que le moment est venu de réduire cet écart et nous proposons d'exempter le salaire minimum des contributions sociales à la charge des employeurs. Cela peut se faire soit en percevant de telles contributions, pour tout salaire, sur la part excédant le salaire minimum, soit en introduisant une exonération dégressive s'élevant à 100 % au niveau du salaire minimum et décroissant linéairement jusqu'à zéro au niveau double. La première modalité implique une réforme substantielle des systèmes fiscaux, car son coût direct s'élève à environ 3,2 % du PIB en moyenne dans la Communauté, avec des différences importantes suivant les pays. En revanche, le coût de la seconde modalité est plutôt de l'ordre de 1,2 % du PIB. Dans les deux cas, des ressources de remplacement doivent être trouvées pour la sécurité sociale. Une source naturelle serait l'impôt sur les émissions de CO2 qui est actuellement examiné par les pays de la Communauté (avec un rendement estimé de l'ordre de 1 à 1,3 % du PIB). Une autre source résiderait dans un relèvement des taux de la TVA. Pour la définition exacte, la mise en œuvre et le financement de cette mesure, il y a évidemment place à des mesures spécifiques aux divers pays. Les simulations économétriques faites en France et en Belgique concernant les exonérations de taxes sur le travail, doivent être considérées comme imprécises. En termes généraux elles confirment nos idées selon lesquelles il ne faut certes pas espérer un miracle, mais des gains appréciables en emploi peuvent être attendus à moyen terme, sans coût budgétaire, si notre proposition est appliquée sans timidité. A propos de l'investissement, nous reconnaissons que des capacités inutilisées limitent les perspectives immédiates d'équipe- ment des entreprises. Mais nous prétendons que des ressources inemployées peuvent être mobilisées pour des investissements riches en travail, qui auraient des rendements sociaux adéquats et contribueraient de plus à soutenir la demande globale. C'est aussi la logique de l'initiative d'Edimbourg, où les réseaux trans-euro- péens ont reçu la priorité, ainsi que les petites entreprises. Nous prétendons cependant que l'ensemble convenu à Edimbourg est insuffisant. Un programme d'investissement dont le montant correspondrait aux efforts à venir pour la consolidation structurelle des budgets ne créerait pas de tension sur les marchés du capital, tout en compensant le retard pris par les investissements publics dans la décennie passée. Nous avançons le chiffre de 250 milliards d'Ecus (soit grosso modo huit fois l'objectif d'Edimbourg) comme un but réaliste à moyen terme. Nous proposons de privilégier aussi des domaines tels que le logement pour les ménages à bas revenus, la rénovation urbaine et les transports urbains. Afin de stimuler les investissements ainsi visés, nous suggérons que l'on s'en remettre surtout aux subventions à l'emploi, en proportion du contenu en travail des projets retenus. Une telle disposition renforcerait, voire anticiperait, sur notre proposition précédente destinée à réduire les coûts du travail ; elle aurait surtout pour effet d'élargir l'ensemble des projets attractifs pour des investisseurs privés et des autorités locales. De plus un meilleur accès au marché du capital devrait être recherché grâce à la collaboration d'intermédiaires institutionnels, à l'accroissement des missions de la Banque Européenne d'Investissement, à l'extension ou à la duplication du Fonds Européen d'Investissement. Notre discussion des problèmes structurels se concentre sur les principes de base. Nous insistons d'abord sur les effets défavorables des incertitudes actuelles qui touchent non seulement certains taux d'inflation, d'intérêt et de change, mais aussi les évolutions institutionnelles dans le domaine monétaire, y compris la tentation récurrente de dévaluations compétitives. Nous ne choisissons pas un programme politique spécifique. Mais nous proclamons que réduire les incertitudes institutionnelles à propos des monnaies constitue un objectif important en lui-même. Il devrait être poursuivi activement, afin d'engager l'Europe monétaire sur une voie plus prometteuse pour l'emploi qu'un retour à des taux de change flottants libres entre les monnaies d'économies relativement petites et intégrées entre elles par d'étroits liens commerciaux. Nous examinons ensuite les finances publiques et l'Etat-provi- dence, en reconnaissant que plusieurs pays ont besoin d'une consolidation structurelle de leurs budgets et qu'il existe des éléments de déception quant aux effets des régimes sociaux. Etudiant la logique économique de l' Etat-providence, nous concluons que les réformes à réaliser devraient viser à le rendre plus svelte et plus efficace, non à le démanteler. Pour cela il faut revoir à fond l'efficacité opérationnelle et distributive des programmes existants, afin d'atteindre deux objectifs difficilement compatibles : réduire dans la plupart des pays la part des transferts sociaux dans le PIB, renforcer la protection des plus mal dotés. Les économistes devraient intensifier leur participation aux recherches destinées à relever cet important défi. Enfin, nous tirons les conséquences salariales d'une Initiative Européenne de Croissance visant à une période d'expansion soutenue, donnant la priorité à l'emploi par rapport aux salaires réels. Nous estimons qu'un schéma réaliste associe une croissance de la production de plus de 3 % l'an à une augmentation de l'emploi de plus de 1 % l'an. Cela laisse une marge d'au plus 2 % pour les salaires réels. Etant donné la présence du glissement salarial, le calcul semble conduire à des accords négociés avec des taux réels à peu près constants. Ce schéma est-il réaliste ? Nous soulevons alors la question controversée du rôle que peuvent jouer sur les salaires les poids comparés des impôts sur le capital et le travail. Nous reconnaissons que la baisse de la part des salaires au cours des années 80 a été accompagnée d'une augmentation de la part des revenus d'intérêt, qui dans de nombreux cas sont peu taxés, notamment en raison de la mobilité des capitaux et d'une concurrence fiscale entre pays. A défaut de déclarations systématiques, un prélèvement à la source uniforme au niveau européen, est le seul moyen de corriger ce déséquilibre en faveur des revenus d'intérêt. La question de savoir si un tel prélèvement est ou non désirable en lui-même de façon permanente est débattue entre spécialistes de la fiscalité. Le débat devrait être élargi pour tenir compte de ce que l'équité dans le traitement fiscal du capital et du travail pourrait contribuer de façon significative à la modération salariale, bien qu'il soit prématuré de considérer les preuves empiriques comme concluantes à cet égard. Nous espérons avoir identifié un ensemble de mesures formant un tout cohérent et avoir défini une initiative ayant la taille du problème qui nous confronte. Ces mesures ont des implications budgétaires conduisant à réallouer quelques pour cent du PIB, donc davantage qu'on l'envisage habituellement. Et elles relèvent de la responsabilité d'un vaste ensemble d'institutions qui ne sont pas engagées dans une coordination systématique de leurs politiques. De sérieux problèmes devraient ainsi être résolus pour une mise en œuvre. Nous en appelons aux responsables politiques pour qu'ils fassent preuve d'audace et de détermination en affrontant ces problèmes. Et nous en appelons aux économistes des milieux académiques pour qu'ils participent activement à la définition et à la promotion d'une initiative européenne ambitieuse.

The French National Carbon Strategy (SNBC) aims at reducing the CO2 emissions of the transport sector by 30% in 2030, when compared with 2013, and by 70% in 2050. This paper analyses the room for manoeuvre regarding daily mobility in order to contribute to this aim. The framework is a “reasonable” world, where local governments might bring pressure on residential location choices of new anticipated populations on the one hand, and mobility choices by favoring some travel modes on the other hand. In this reasonable world, policies such as moving house for existing population or restraining daily mobility intensity, whether destinations or out-of-home tours, are deliberately denied. Three contrasted areas are studied: two peri-urban areas around Lyon and Strasbourg on the one hand, one densely populated area, Lyon’s conurbation, on the other hand. We show that scenarios combining control of vehicle unit emissions and new travel mode behaviors based on ridesharing and bike use including e-bike would arrive at SNBC targets. All levers don’t have the same impact on emission reduction: various alternatives of the new population housing location have low stake regarding emissions from now to 2050. Moreover the social and political cost of “guiding” the new population residential location choices limits the relevance of such a policy. La Stratégie Nationale Bas Carbone (SNBC) vise pour le secteur du transport une réduction, par rapport à 2013, de 30 % des émissions de CO2eq en 2030 et de 70 % à l’horizon 2050. Cet article analyse les marges de manœuvre concernant la mobilité du quotidien pour contribuer à cet objectif. Le cadre d’analyse est celui d’un monde « raisonnable », où les collectivités locales pourraient agir d’une part sur les choix des lieux de résidence des populations nouvelles anticipées, d’autre part sur les choix de mobilité, en favorisant certains modes de déplacements plutôt que d’autres. Dans ce monde raisonnable, on s’interdit d’une part d’imposer des déménagements à la population existante, d’autre part de réduire l’intensité actuelle de mobilité quotidienne, exprimée en nombre de sorties et lieux fréquentés. Trois territoires relativement contrastés sont étudiés : d’une part deux territoires périurbains autour de Lyon et Strasbourg, d’autre part un territoire urbain dense, celui de la métropole de Lyon. Nous montrons que des scénarios combinant maîtrise des émissions unitaires des véhicules et nouveaux comportements modaux, à base de covoiturage et de vélo, y compris à assistance électrique, permettraient d’atteindre les objectifs de la SNBC pour la mobilité du quotidien. Tous les leviers n’ont pas le même impact : les différentes alternatives de localisation de la population nouvelle envisagée d’ici à 2050 ne représentent que peu d’enjeux, du moins du point de vue du critère carbone. En outre, le coût social et politique d’une localisation résidentielle « dirigée » de la population nouvelle modère l’intérêt d’une telle mesure.

Climat et CO2 sont intimement liés. Le lien entre les deux et si bien établi que les objectifs de limitation du réchauffement climatique s’expriment en quantité maximale d’équivalent CO2 que l’on s’autorise à émettre. La quantité de CO2 présente dans l’atmosphère à un instant donné est le résultat d’échanges et d’équilibres complexes entre l’atmosphère et la surface terrestre. Cette dernière est composée non seulement des océans, de la végétation et des sols naturels mais également des villes. Les échanges entre l’atmosphère et les surfaces urbaines proviennent majoritairement de quatre contributeurs : les émissions des bâtiments, le trafic routier, la respiration humaine et la végétation urbaine. Deux de ces contributeurs dépendent du climat : les bâtiments et la végétation. En effet, aux hautes et aux moyennes latitudes, les émissions des bâtiments sont fortement liées au chauffage, et fluctuent donc avec la température extérieure. La végétation quant à elle croît et s’épanouit plus ou moins vite en fonction des conditions météo-climatiques et plus particulièrement de la température, des précipitations et de l’ensoleillement. Le CO2 émit par la ville est ensuite transporté à travers l’atmosphère suivant la circulation atmosphérique locale qui est le résultat de la situation synoptique modifiée par la présence de la ville. Il existe donc, à l’échelle de la ville, des interactions fortes entre climat et CO2 : le bilan carbone de la ville dépend du climat local, et le transport du CO2 à travers l’atmosphère est influencé par la circulation atmosphérique induite par la ville. Cette thèse vise à étudier ces interactions. Pour cela, on a ajouté la modélisation des échanges de CO2 entre les surfaces urbaines et l’atmosphère dans le modèle de micro-climat urbain TEB. Cela a permis de vérifier que les processus physiques qui relient les émissions/captations de CO2 en ville et le climat urbain étaient bien identifiés et compris. Le modèle a été évalué sur deux cas d’étude permettant chacun d’évaluer plus spécifiquement l’un des contributeurs aux échanges de CO2 ville/atmosphère qui soit météosensible : les bâtiments sur le site de Toulouse, et la végétation sur le site de Kumpula (Finlande). Ces deux sites ont prouvé la capacité du modèle à reproduire les échanges de CO2 entre les surfaces urbaines et l’atmosphère ainsi que leurs cycles journaliers et saisonniers. Le site de Toulouse a souligné l’importance de connaître finement le comportement énergétique des habitants pour simuler les émissions de CO2 des bâtiments. Celui de Kumpula a démontré la capacité du modèle ISBA, conçu pour décrire les interactions entre la végétation en milieu non urbain et l’atmosphère, à décrire les échanges de CO2 entre la végétation urbaine et l’atmosphère. Le modèle, ainsi validé, a été utilisé pour réaliser des simulations d’émissions de CO2 par les bâtiments à l’échelle de l’ensemble de l’agglomération urbaine de Toulouse. Ces simulations ont mis à nouveau en évidence l’intérêt de la bonne connaissance des comportements énergétique des habitants : sur notre cas d’étude (quatre jours en hiver), l’abaissement de 2°C de la température de consigne du chauffage la nuit réduit de 33% les émissions de CO2. Lors de ces simulations, le transport du CO2 émis par la ville à travers l’atmosphère a également été suivi. On a ainsi mis en évidence que, malgré une situation météorologique de vent calme, le panache de CO2 créé par la ville se dissipe rapidement (moins d’une journée), ce qui limite l’augmentation de la concentration en CO2 au-dessus de la ville. Des simulations sur d’autres villes sont nécessaires pour savoir si ce résultat se généralise. Lors de cette thèse, on a étudié les interactions climat/CO2 à l’échelle d’une ville. Par la suite, il serait intéressant de réaliser des simulations en climat futur ou bien en mode couplé avec des modèles de climat afin d’étudier les rétroactions entre les liens climat/CO2 aux échelles locale et globale
Climate and CO2 are closely tied. The link between them is so well established that the objectives for global warming mitigation are expressed in terms of the maximum amount of CO2 equivalent that can be emitted. The amount of CO2 present in the atmosphere at a given time is the result of complex exchanges and equilibriums between the atmosphere and the earth's surface. The latter is composed not only of oceans, vegetation and natural soils, but also cities. Exchanges between the atmosphere and urban surfaces come mainly from four contributors: building emissions, road traffic, human respiration and urban vegetation. Two of these contributors depend on climate: buildings and vegetation. Buildings emissions, at least at high and medium latitudes, are strongly related to space heating, and therefore fluctuate with the outside temperature. As for the vegetation, its growth and open-up speed depends on the weather and climate conditions and more particularly on temperature, precipitation and solar radiation. The CO2 emitted by the city is then transported through the atmosphere by the local atmospheric circulation which is the result of the synoptic situation modified by the city's influence. Therefore there are strong interactions between climate and CO2 at the city scale: the city's carbon footprint depends on the local climate, and the transport of CO2 through the atmosphere is influenced by the atmospheric circulation induced by the city. The aim of this thesis is to study these interactions. That's why, the modeling of CO2 exchanges between urban surfaces and the atmosphere has been added to the urban micro-climate model TEB. This allows to verify that the physical processes that link CO2 emissions/uptakes in the city and the urban climate are well identified and understood. The model is evaluated on two case studies each of which specifically assessed one of the contributors to city/atmosphere CO2 exchanges that is weather-sensitive: the buildings on the Toulouse site (France), and the vegetation on the Kumpula site (Finland). These two sites demonstrate the model's ability to reproduce CO2 exchanges between urban surfaces and the atmosphere as well as their daily and seasonal cycles. The Toulouse site underlines the importance of a detailed knowledge of the inhabitants' energy behaviour in order to simulate the CO2 emissions of buildings. Kumpula site demonstrates the ability of the ISBA model, designed to describe the interactions between non-urban vegetation and the atmosphere, to describe the CO2 exchanges between urban vegetation and the atmosphere. The model, thus validated, is used to carry our simulations of CO2 emissions from buildings on the scale of the entire urban agglomeration of Toulouse. These simulations once again highlighted the necessity of a good knowledge of the inhabitant's energy behaviors: on our case study (four days in winter), the 2°C reduction of the nigth-time space heating setpoint temperature reduces CO2 emissions by 33%. During these simulations, the transport of CO2 emitted by the city through the atmosphere is also monitored. This shows that, despite a calm wind situation, the CO2 plume created by the city dissipates rapidly (less than a day), limiting the increase in CO2 concentration over the city. Simulations on other cities are neeeded to determine if this result can be generalized. During this thesis, we studied climate/CO2 interactions at the city scale. In the future, it would be interesting to carry out simulations in future climate or in coupled mode with climate models in order to study the feedback between local and global climate/CO2 links

Le changement climatique (CC), dû aux activités humaines, est un défi majeur actuel. Les zones urbaines, concentrant les émissions mondiales, sont au cœur de l'action climatique, reflétant leur double rôle dans l'aggravation et l'atténuation du CC, mais aussi mettant en évidence leur grande vulnérabilité à ses impacts. Les inventaires des émissions de gaz à effet de serre (GES) sont essentiels pour les décideurs politiques afin d'évaluer, surveiller, publier et réduire ces émissions. Les méthodologies basées sur l'activité ont été largement adoptées, mais des défis persistent: standardisation, disponibilité et transparence des données, financement long terme... Les avancées récentes dans les approches hybrides, combinant des inventaires classiques et des mesures atmosphériques, sont prometteuses pour estimer avec précision les émissions et soutenir l'action climatique urbaine. Les inventaires des émissions fournissent la base de connaissance, tandis que les Plans Climat articulent les efforts de réduction des émissions. De nombreuses villes visent la neutralité carbone, exigeant une décarbonisation profonde, une transformation systémique, une gouvernance robuste et des considérations socio-économiques. La surveillance atmosphérique des GES permet un suivi efficace des émissions, mais une conception méticuleuse du réseau est cruciale pour surveiller les secteurs clés et s'adapter aux paysages urbains en évolution rapide.L'objectif principal de cette thèse est d'établir un lien entre les impacts spatiaux des engagements politiques sur les futures émissions de CO2 à Paris et Munich pour 2030 et 2050, et les recommandations résultantes sur les caractéristiques physiques des réseaux d'observation long terme des GES urbains.Le chapitre I présente l'importance des zones urbaines et offre un aperçu des différentes méthodes de comptabilisation du carbone, comme les inventaires, les observations atmosphériques et la modélisation. De plus, il décrit le rôle des Plans Climat, ainsi que des études de conception de réseaux.Le chapitre II, une étude conjointe de Munich et de Paris, révèle des trajectoires d'émissions divergentes, en raison d'objectifs climatiques distincts, soulignant la complexité de la réduction des émissions urbaines influencée par des facteurs socio-économiques. Quantifier les actions d'atténuation et déterminer si leur somme permet d'atteindre les objectifs climatiques restent des défis. Notre recherche souligne la nécessité d'évaluations quantitatives des actions climatiques pour renforcer les politiques climatiques.Le chapitre III analyse en détail le Plan Climat de Paris en quantifiant les actions d'atténuation les plus impactantes à travers les secteurs. Les réductions potentielles de carbone qui en résultent sont projetées permettant d'évaluer leurs impacts temporels, spatiaux et socio-économiques, ainsi que la faisabilité d'atteindre les objectifs climatiques de la ville. Les cartes d'émissions à haute résolution spatiale révèlent des disparités dans les réductions d'émissions, mettant en évidence les interactions complexes ville-banlieue, les facteurs socio-économiques et les stratégies de mitigation climatique.Le chapitre IV analyse de manière critique la conception de réseaux atmosphériques à long terme pour l'Île-de-France en utilisant les projections spatialisées des actions de mitigation du carbone. L'étude utilise le modèle de transport WRF-Chem, LPDM en mode inverse et calcule les zones d'influence des stations existantes et théoriques basées sur des observations horaires. La sensibilité des stations aux émissions GES de surface est évaluée, soulignant l'importance d'une conception méticuleuse du réseau et du placement des capteurs pour surveiller les tendances d'émissions décroissantes dans les paysages urbains en rapide évolution.Le chapitre V résume les principales conclusions de l'étude, discute de l'importance des résultats et esquisse les orientations potentielles pour de futures recherches
Reducing anthropogenic greenhouse gas emissions from fossil fuel consumption remains the primary objective to limit the impact of climate change in the coming decades. Urban areas, major contributors to global emissions, are focal points for climate action, reflecting their dual role in exacerbating and mitigating climate change but also highlighting their high vulnerability to its impacts. Greenhouse gas (GHG) emission inventories are vital for policymakers to assess, monitor, report, and reduce carbon emissions. Organizations like ICLEI, GCoM, and C40 provide frameworks for cities to report emissions and share knowledge. Activity-based methodologies have been widely embraced, yet challenges persist, including standardized methodologies, data availability and transparency, and long-term funding. Recent advancements with hybrid approaches, combining inventories and atmospheric measurements, show promising results in providing more accurate and timely emission estimates to support urban climate action. While emission inventories provide the basis for effectively targeting climate policies, urban Climate Action Plans articulate carbon mitigation efforts to reduce emissions. Many cities aim for net zero emissions by mid-century, necessitating deep decarbonization, systemic transformation, robust governance, and socio-economic considerations. Atmospheric GHG monitoring supports effective emission tracking, but careful network design is crucial to monitor key sectors and adapt to rapidly changing urban landscapes.The main objective of this thesis is to establish a link between the anticipated spatial impacts of political pledges on future anthropogenic CO2 emissions in Paris and Munich for 2030 and 2050, and the resulting recommendations on the physical characteristics of long-term urban GHG observation networks.Chapter I introduces the importance of urban areas and provides an overview of different carbon accounting methods like activity-based emission inventories, atmospheric observations, and modeling approaches. Additionally, it depicts the crucial role of climate action plans and network design studies.Chapter II, a joint study of Munich and Paris, reveals divergent emission trajectories due to distinct climate targets, underlining the complexity of reducing urban emissions influenced by socio-economic factors. The quantification of mitigation actions and the analysis of whether the sum of those actions reaches the given climate targets remains challenging. The research underscores the need for quantitative assessments of climate actions to strengthen climate policies.Chapter III provides a more detailed analysis of Paris's Climate Action Plan by quantifying the most impacting mitigation actions across sectors. The resulting carbon-saving potentials are projected to evaluate their temporal, spatial, and socio-economic impacts and assess the feasibility of meeting the city's climate targets. The high-granular spatially resolved emission maps reveal significant disparities in emission reductions, highlighting the complex city-suburb interactions, socio-economic impacts, and climate mitigation strategies.Chapter IV critically analyzes the design of long-term atmospheric monitoring networks for the Greater Paris region using the spatialized projections of carbon mitigation actions. The study employs a model-observation framework, integrating the WRF-Chem transport model and LPDM in backward mode. The study computes tower footprints for existing and theoretical monitoring stations based on hourly observations with varying sensor sensitivity. It assesses station sensitivity to surface GHG emissions, emphasizing the importance of careful network design and sensor placement for monitoring decreasing emission trends in rapidly evolving urban landscapes.Chapter V summarizes the study's main findings, discusses the significance of the results, and outlines potential directions for future research

Les villes sont responsables de plus de la moitié des émissions de gaz à effet de serre. Alors que de nombreuses villes se sont engagées sur des trajectoires de réduction d'émissions, beaucoup n'ont pas les infrastructures nécessaires à l'élaboration de leur bilan d'émissions. La mesure des panache de CO2 des villes par imagerie satellitaire, couplée à des méthodes d'inversion atmosphérique, pourraient permettre de quantifier les émissions directes de CO2 des villes, ou tout au moins détecter des tendances dans leur évolution.OCO-3, avec son mode Snapshot Area Maps (SAMs), est le premier instrument donnant des images 2D (≈80km*80km) de la colonne totale de CO2 à haute résolution (≈2km*2km). Ces SAMs ciblent notamment les panaches atmosphériques de CO2 provenant de villes et de centrales thermiques, dans le but de quantifier leurs émissions. Les méthodes pour estimer ces émissions doivent être fiables et rapides pour traiter toutes les images disponibles (plusieurs milliers pour OCO-3), dont le nombre va augmenter avec les missions CO2M et GeoCarb. Les méthodes d'inversion par calcul direct de flux (Integrated Mass Enhancement, Cross-Sectionnal et Source Pixel) ou avec un modèle de panache gaussien nécessitent peu de temps de calcul. Cette thèse a pour but d'évaluer la précision de ces méthodes d'inversion de panache de CO2 et d'étudier les cas favorables en terme de cible et de condition d'observation. Ceci est fait dans un cadre théorique (simulations du transport atmosphérique) et en appliquant les méthodes aux SAMs acquis.Nous quantifions et analysons les différentes sources d'erreurs de ces méthodes en détail en utilisant des pseudo-images satellitaires de panaches, d'abord sur Paris puis sur 31 villes dans le monde. L'erreur de ces méthodes est principalement due aux erreurs sur l'estimation de la concentration de fond (concentration en XCO2 qui ne provient pas des émissions de la ville) et sur l'estimation du vent effectif qui a transporté le panache. Nous montrons, avec une méthode d'apprentissage par arbre de décision, la sensibilité de l'erreur sur l'estimation des émissions à la variabilité de la direction du vent dans la PBL et au bilan des émissions de la ville. L'ensemble regroupant les pseudo-images pour lesquelles les émissions sont importantes (>2.1ktCO2/h) et la variabilité de la direction du vent faible (<11°) donne un biais et un IQR théorique inférieur à 10% et 60% des émissions, quant celles-ci sont estimées avec la configuration optimale d'inversion avec un panache gaussien.Nous appliquons enfin nos méthodes aux SAMs d'OCO-3 et montrons que les sensibilités de l'erreur théorique aux 2 paramètres de sélection se retrouvent dans la différence des estimations d'émissions de nos méthodes et d'un inventaire spatialisé (ici ODIAC). Plus de la moitié des SAMs ne sont pas utilisables avec nos méthodes (trop faible nombre de points, faible échantillonnage en aval de la ville,..). Nos estimations d'émissions sont plus faibles que celles de l'inventaire ODIAC (≈-25% avec l'inversion utilisant le panache gaussien). Une source de cette sous-estimation est l'erreur dans le produit de réanalyse de vent utilisé. L'IQR de la différence entre les émissions estimées par nos méthodes et par l'inventaire est aussi plus grand (150%) que l'erreur théorique. 2 raisons importantes sont les incertitudes dans les émissions de l'inventaire et dans les réanalyses du champ de vent utilisées. Ce travail suggère que l'estimation des émissions de CO2 urbaines nécessite plus de développement méthodologique pour notamment réduire l'erreur dans l'estimation des concentrations de fond du panache. Cependant, l'erreur sur les champs de vent reste un problème, quelque soit la méthode d'inversion utilisée. Des pistes sont suggérées pour ajouter une couche de sélection aux pseudo-images. Par ailleurs, des images plus fréquentes seront nécessaires pour espérer détecter des tendances dans les émissions des villes à l'échelle pluri-annuelle
Cities are responsible for more than half of all greenhouse gas emissions. While many cities have committed to emission reduction trajectories, many lack the infrastructure to develop their emissions budgets. The measurement of CO2 plumes from cities by satellite imagery, coupled with atmospheric inversion methods, could allow quantifying direct CO2 emissions from cities, or at least detecting trends in their evolution.OCO-3, with its Snapshot Area Maps (SAMs) mode, is the first instrument to provide 2D (≈80km*80km) images of the total CO2 column at high resolution (≈2km*2km). In particular, these SAMs target atmospheric plumes of CO2 from cities and powerplants, with the goal of quantifying their emissions. Methods to estimate these emissions must be reliable and fast to process all available images (several thousands for OCO-3), whose number will increase with the CO2M and GeoCarb missions. The inversion methods by direct flux calculation (Integrated Mass Enhancement, Cross-Sectional and Source Pixel) or with a Gaussian plume model require little computation time. This thesis aims to evaluate the accuracy of these CO2 plume inversion methods and to study the favorable cases in terms of target and observation condition. This is done in a theoretical framework (atmospheric transport simulations) and by applying the methods to acquired SAMs.We quantify and analyze the different sources of error of these methods in detail using satellite pseudo-images of plumes, first over Paris and then over 31 cities in the world. The error of these methods is mainly due to errors in the estimation of the background concentration (XCO2 concentration that does not come from the city emissions) and in the estimation of the effective wind that carried the plume. We show, with a decision tree learning method, the sensitivity of the error on the emission estimate to the variability of the wind direction in the PBL and to the city's emission budget. The set of pseudo-images for which the emissions are large (>2.1ktCO2/h) and the wind direction variability low (<11°) gives a bias and a theoretical IQR lower than 10% and 60% of the emissions, when these are estimated with the optimal inversion configuration with a Gaussian plume.We finally apply our methods to the OCO-3 SAMs and show that the sensitivities of the theoretical error to the two selection parameters are reflected in the difference of the emission estimates from our methods and from a spatialized inventory (here ODIAC). More than half of the SAMs are not usable with our methods (too few points, low sampling downwind of the city,..). Our emission estimates are lower than those of the ODIAC inventory (≈-25% with the inversion using the Gaussian plume). One source of this underestimation is the error in the wind reanalysis product used. The IQR of the difference between the emissions estimated by our methods and by the inventory is also larger (150%) than the theoretical error. Two important reasons for this are the uncertainties in the inventory emissions and in the wind field reanalyses used. This work suggests that the estimation of urban CO2 emissions requires further methodological development to reduce, amongst other, the error in the estimation of background plume concentrations. However, the error in the wind fields remains a problem, regardless of the inversion method used. Suggestions are made to add a selection layer to the pseudo-images. In addition, more frequent images will be needed to hope to detect trends in city emissions on a multi-year scale

L'objectif de cette thèse est de faire ressortir et d'analyser les facteurs liés à l'organisation spatiale de la population et des activités susceptibles de produire une mobilité plus durable. Sur la base du constat que le système de transports n'est pas durable, nous effectuons une approche par les coûts de la mobilité à partir de trois indicateurs représentatifs de la durabilité de la mobilité des ménages : les coûts annuels de la mobilité urbaine des ménages, le taux d'effort annuel consacré par les ménages pour leurs dépenses de transports et leurs émissions annuelles de CO2. Le lien entre forme urbaine et mobilité n'est pas simple. Il s'agit d'un lien de réciprocité complexe à définir. Les travaux montrent que trois dimensions de l'environnement local jouent au final sur la mobilité des ménages : la densité, la diversité et l'accessibilité. La démarche consiste à confronter les facteurs supposés explicatifs des indicateurs de durabilité de la mobilité des ménages et de déterminer quelle est la part expliquée par la forme urbaine. Sur le périmètre élargi de l'enquête ménages de Lyon (2006), notre approche par les coûts de la mobilité des ménages permet une approche des inégalités sur le plan financier. Par ailleurs, une simulation sur l'évolution des prix du carburant montre que les classes moyennes seront de plus en plus concernées par l'augmentation continue des prix du pétrole à l'avenir. Afin de déterminer la part des coûts de la mobilité expliquée par la forme urbaine, nous bâtissons des modèles explicatifs au niveau du ménage en y intégrant des variables de forme urbaine et variables socio-économique du ménage. L'analyse met aussi en évidence l'influence des pôles secondaires sur la vulnérabilité des ménages et les coûts de la mobilité. Les modèles par type de ménages montrent enfin que les effets de la forme urbaine sont différenciés suivant les types de ménage. Il est également intéressant de mesurer les économies générées par des changements marginaux de forme urbaine. Nous bâtissons pour cela des modèles économétriques à un niveau plus agrégé permettant le calcul de coefficients d'élasticité. En outre nous pouvons estimer en termes économiques les gains espérés suite à des changements de forme urbaine
The aim of this thesis is to highlight and analyze the factors related to the spatial organization of the population and the economic activities which may produce a more sustainable mobility. By considering that the transport system is not sustainable, we measure mobility costs thanks to three indicators which represent the sustainability of household mobility: the annual costs of household urban mobility, the annual effort rate devoted by households to their transportation expenditures and the annual CO2 emissions. The link between urban form and mobility is not straightforward. Actually, it is a complex reciprocal link to be defined. The literature shows that three dimensions of local environment finally influence household mobility: density, diversity and accessibility. The method consists on confronting the factors alleged to explain the indicators of the sustainability of household mobility and on determining which part is explained by urban form. On the enlarged perimeter of the household travel survey of Lyon (2006), our approach based on household mobility costs enables, moreover, an approach to financial inequalities and introducing the notion of household vulnerability facing their transportation costs. In order to determine the share of mobility costs explained by urban form, we build some explanatory models, at the household level, by integrating urban form and socio-economic household variables. Especially the analysis focuses on the influence of secondary urban poles on the household vulnerability and mobility costs. Some explanatory models by household types show also that the effects of urban form are differentiated according to household categories. It is also interesting to measure the savings generated by marginal changes of urban form. To do that, we build some econometric models in a more aggregated level which allows computing elasticity coefficients. Thus, we can estimate, in economic terms, the expected savings that are triggered by urban form changes

L'objectif de cette thèse est de faire ressortir et d'analyser les facteurs liés à l'organisation spatiale de la population et des activités susceptibles de produire une mobilité plus durable. Sur la base du constat que le système de transports n'est pas durable, nous effectuons une approche par les coûts de la mobilité à partir de trois indicateurs représentatifs de la durabilité de la mobilité des ménages : les coûts annuels de la mobilité urbaine des ménages, le taux d'effort annuel consacré par les ménages pour leurs dépenses de transports et leurs émissions annuelles de CO2. Le lien entre forme urbaine et mobilité n'est pas simple. Il s'agit d'un lien de réciprocité complexe à définir. Les travaux montrent que trois dimensions de l'environnement local jouent au final sur la mobilité des ménages : la densité, la diversité et l'accessibilité. La démarche consiste à confronter les facteurs supposés explicatifs des indicateurs de durabilité de la mobilité des ménages et de déterminer quelle est la part expliquée par la forme urbaine. Sur le périmètre élargi de l'enquête ménages de Lyon (2006), notre approche par les coûts de la mobilité des ménages permet une approche des inégalités sur le plan financier. Par ailleurs, une simulation sur l'évolution des prix du carburant montre que les classes moyennes seront de plus en plus concernées par l'augmentation continue des prix du pétrole à l'avenir. Afin de déterminer la part des coûts de la mobilité expliquée par la forme urbaine, nous bâtissons des modèles explicatifs au niveau du ménage en y intégrant des variables de forme urbaine et des variables socio-économiques du ménage. L'analyse met aussi en évidence l'influence des pôles secondaires sur la vulnérabilité des ménages et les coûts de la mobilité. Les modèles par type de ménages montrent enfin que les effets de la forme urbaine sont différenciés suivant les types de ménage. Il est également intéressant de mesurer les économies générées par des changements marginaux de forme urbaine. Nous bâtissons pour cela des modèles économétriques à un niveau plus agrégé permettant le calcul de coefficients d'élasticité. En outre nous pouvons estimer en termes économiques les gains espérés suite à des changements de forme urbaine.