Compréhension du microclimat urbain lyonnais par l’intégration de prédicteurs complémentaires à différentes échelles dans des modèles de régression

Le changement climatique est un phénomène majeur actuel générant de multiples conséquences. En milieu urbain, il exacerbe celui de l’îlot de chaleur urbain. Ces deux manifestations climatiques engendrent des conséquences sur la santé des habitants et sur la sensation d’inconfort thermique ressenti en milieu urbain. Ainsi, il est nécessaire d’estimer au mieux la température de l’air en tout point d’un territoire, notamment face à la rationalisation actuelle du réseau de stations météorologiques fixes de Météo France. La connaissance spatialisée de la température de l’air est de plus en plus demandée pour alimenter des modèles quantitatifs liés à un large éventail de domaines, tels que l’hydrologie, l’écologie ou les études sur les changements climatiques. Cette étude se propose ainsi de modéliser la température de l’air, mesurée durant 4 campagnes mobiles réalisées durant les mois d’été, entre 2016 et 2019, dans Lyon par temps clair, à l’aide de modèle de régressions à partir de 33 variables explicatives issues de données traditionnellement utilisées, de données issues de la télédétection par une acquisition LiDAR (Light Detection And Ranging) ou satellitaire Landsat 8. Trois types de régression statistique ont été expérimentés, la régression partial least square, la régression linéaire multiple et enfin, une méthode de machine learning, la forêt aléatoire de classification et de régression. Par exemple, pour la journée du 30 août 2016, la régression linéaire multiple a expliqué 89% de la variance pour les journées d’étude, avec un RMSE moyen de seulement 0,23°C. Des variables comme la température de surface, le NDVI ou encore le MNDWI impactent fortement le modèle d’estimation.

Fréquence et intensité des îlots de chaleur à rennes : bilan de 16 années d’observations (2004-2019)

Cet article s’intéresse à l’observation de l’îlot de chaleur urbain (ICU) à Rennes de 2004 à 2019. L’existence d’un réseau d’observation urbain relativement ancien et dense permet de quantifier la fréquence et l’intensité de l’ICU en fonction de l’heure et de la saison : l’ICU moyen atteint ainsi 1,3°C mais il approche 3°C en moyenne la nuit en fin d’été et peut parfois dépasser 7°C. Les nuits de fort ICU, supérieur à 4°C, représentent plus de 17% des observations en moyenne mais jusqu’à près de 30% en septembre. En 2019 comme en 2011, un nombre record d’ICU de forte intensité a été relevé, résultant essentiellement d’une forte fréquence de situations radiatives (forte insolation, vent faible). La spatialisation de l’ICU montre que le gradient classique centre-ville / périphérie n’est pas symétrique entre le sud et le nord de l’agglomération : la présence de parcs et de vallées au nord génère, en effet, des îlots de fraîcheur dont l’intensité varie en fonction de leur taille.

Températures de surface et mesures mobiles confrontées aux zones climatiques locales : exemples des agglomérations de Tokyo et de Lyon

Les zones climatiques locales (ZCL) sont de plus en plus utilisées dans toutes les problématiques liées au changement climatique en milieu urbain, notamment pour les opérations d’aménagement ou de requalification portant sur l’îlot de chaleur, les microclimats et le confort thermique. Fondées sur des critères a priori, ces dernières nécessitent d’être confrontées à la réalité du terrain afin de s’assurer de leur validité avant toute utilisation. C’est l’objet de cette étude portant sur les agglomérations témoins de Lyon et de Tokyo, où ces zones climatiques n’ont pour le moment pas été réellement utilisées. L’analyse proposée confronte ce découpage thermo-morphologique aux températures de surface provenant des mesures de Landsat de 2000 à 2019 (single channel algorithm) et de mesures mobiles de la température de l’air, effectuées au sein des agglomérations en été. Les ZCL sont extraites par photo-interprétation pour Lyon et par classification supervisée pour Tokyo. Les températures sont étudiées en fonction des ZCL à l’aide du test statistique de Kruskal-Wallis suivi de la procédure de comparaison multiple par paires Steel-Dwass-Critchlow-Fligner. Les résultats indiquent des différences significatives entre les ZCL pour les températures de l’air et de surface et confirment ainsi l’intérêt de leur utilisation. Les ZCL les plus fraîches sont celles qui présentent une couverture végétalisée. Plus précisément, on remarque un gradient thermique décroissant avec la quantité de biomasse disponible au sein des ZCL mais également avec la hauteur des bâtiments en raison de l’effet d’ombrage.

Caractéristiques de l’îlot de chaleur urbain à Sfax durant la saison chaude (centre-est de la Tunisie)

Cette étude s’inscrit dans la continuité des travaux portant sur le climat urbain de Sfax avec une précision spatiale et temporelle. Il s’agit d’une recherche fondamentale apportant certains éléments de réponse à des problématiques d’aménagement, d’économie d’énergie électrique et de prévention du risque sanitaire en cas de forte chaleur. Nous étudions les variations spatiotemporelles des températures de l’air dans l’agglomération de Sfax. En phase nocturne, l’écart thermique centre/campagne atteint son maximum (jusqu’à 7°C) à partir de minuit. De surcroit, pendant la dernière décennie, les espaces inter-radiaux de la périphérie ont été remarquablement densifiés, suite aux opérations de morcellement, ce qui a engendré l’expansion de la zone chaude à l’échelle de l’agglomération et atténué l’écart thermique entre le centre-ville et la périphérie. De même, la périphérie est l’endroit le plus hétérogène (zones denses, terrains nus, petites exploitations agricoles…), ce qui se traduit par des températures contrastées tributaires de la densité du bâti et des activités anthropiques. Par ailleurs, en phase diurne, la brise de mer rend le littoral, y compris le centre, moins chaud (jusqu’à moins 5°C en fonction de la distance) que la périphérie et la zone rurale ouest alors que la brise de terre rend la campagne plus fraîche la nuit.

Mesure et spatialisation de l’îlot de chaleur urbain dans l’aire urbaine de Metz Métropole : premiers résultats de la campagne de mesure 2019

Cet article s’intéresse à la mesure et à la cartographie de l’îlot de chaleur urbain (ICU) dans la couche de canopée urbaine au sein de l’aire urbaine de Metz Métropole entre juin et septembre 2019. L’ICU a été suivi à partir d’un réseau de 23 stations météorologiques fixes permettant d’observer en continu la température de l’air à 3 m du sol. Les sites d’observation ont été soigneusement sélectionnés de façon à être représentatifs de différents types d’environnement (urbain, suburbain et périurbain) et typologies de revêtement (surfaces imperméables bitumées, surfaces végétalisées, étendues d’eau, etc.). L’objectif est d’évaluer les propriétés spatiales et temporelles de l’ICU au cours de cette période remarquablement chaude, et de déterminer son intensité à partir des données relevées en continu par le réseau de mesure. La période d’observation est particulièrement intéressante dans la mesure où elle se caractérise par la survenue des deux séquences caniculaires (25-30 juin et 21-26 juillet), offrant la possibilité de mieux comprendre le comportement thermique du tissu urbain et la dynamique de l’ICU local lors d’extrêmes chauds. Les résultats obtenus ont permis de mettre en évidence un ICU de l’ordre de 3°C en moyenne au sein des zones densément urbanisées, pouvant atteindre 7,1°C en situation caniculaire ce qui est conforme au modèle prédictif de Oke (1973) fondé sur la relation population-ICU en Europe. Une importante présence de végétation est toutefois susceptible de réduire son intensité et ses effets contrairement aux étendues d’eau qui, la nuit, ne semblent pas jouer le rôle de puits de fraîcheur.

Répartition spatio-temporelle des températures dans l’agglomération de Kairouan (Tunisie) pendant la saison chaude 2019

L’effet de site et la nature du substrat modifient la température de l’air dans l’agglomération de Kairouan par rapport à son environnement rural, donnant naissance à un îlot de chaleur urbain (ICU) d’une intensité moyenne d’environ 4°C. Cette étude visant à cerner la variation spatio-temporelle des températures pendant la période estivale est menée à l’aide de mesures fixes et itinérantes. L’étude montre que l’intensité de l’ICU varie de 2 à 9°C en fonction des types de temps. Les zones agricoles et vallonnées au nord-ouest de l’agglomération sont les moins chaudes. Ce travail montre des différences entre la variation spatiotemporelle de l’ICU et celle du confort thermique : dans le centre-ville, l’air sec fait baisser les températures ressenties.

Les singularités thermiques d’un espace périurbain dans une agglomération de dimension moyenne : le cas de Caen durant l’hiver 2018/2019

L’analyse comparative des données météorologiques de la station rurale de Carpiquet avec une station expérimentale en périphérie de la ville de Caen a permis de montrer la présence en hiver d’un léger îlot de chaleur péri-urbain (ICPU) (moyenne de +0,4°C). Il est caractérisé par un maximum d’intensité en fin d’après-midi et début de soirée (+0,8°C) et des écarts faibles le reste du temps. Derrière cette image moyenne, une analyse du continuum temporel au pas de temps journalier puis horaire a mis en exergue des comportements différenciés selon les types de temps. Le caractère le plus original des résultats est la présence certes rare, mais significative en termes d’intensité, d’un îlot de fraîcheur péri-urbain (IFPU). Il se forme de nuit par temps clair et calme et se prolonge dans la matinée, jusqu’à présenter un maximum d’intensité vers 9 h UTC. Cette inversion par rapport au schéma classique de fonctionnement des îlots de chaleur urbain (ICU) s’explique par un mode d’occupation du sol favorable à la formation d’une poche froide par rayonnement nocturne, favorisée par l’absence totale de vent (effet de barrage du bâti et de la végétation) et par la faible densité urbaine, alors que sur la campagne ces mécanismes de refroidissement sont atténués par la persistance d’un léger flux. Cet IFPU résiste et s’intensifie en début de matinée, jusqu’à temps que le soleil et la turbulence de l’air ne viennent échauffer et disperser cette pellicule d’air froid plus dense. Ici, les conditions stationnelles semblent donc primer sur les effets purement urbains car l’agglomération de Caen ne présente pas une masse suffisante pour créer une « bulle chaude » jusque dans ses quartiers périphériques quand un type de temps radiatif s’impose.

Analyse de la variabilité spatio-temporelle de l’îlot de chaleur urbain à Strasbourg (France)

Une analyse de la dynamique temporelle et de la distribution spatiale de l’îlot de chaleur urbain (ICU) strasbourgeois a été menée à l’aide d’un réseau de stations météorologiques réparties sur l’ensemble du territoire de l’agglomération strasbourgeoise. L’importante variabilité temporelle de l’ICU est illustrée non seulement à travers son comportement thermique journalier, mais également par le biais des fortes différences d’intensité selon les saisons et les types de temps. Favorisé lors de vents faibles et d’ensoleillement important, l’ICU se montre particulièrement intense durant les belles journées estivales, les moyennes pouvant localement atteindre un gain de cinq degrés lors du paroxysme nocturne. Concernant l’aspect spatial, les disparités entre stations soulignent une hétérogénéité de l’ICU essentiellement liée à la variabilité intrinsèque du milieu urbain. L’analyse statistique a ainsi mis en évidence le rôle de plusieurs paramètres morphologiques et d’occupation du sol, et par conséquent justifie pleinement la mise en place d’une classification en Local Climate Zones (LCZ) de l’Eurométropole de Strasbourg. La végétation apparaît comme étant un facteur de mitigation prééminent, notamment lorsqu’elle est présente de manière notable dans des zones densément bâties et fortement minéralisées. Concernant les paramètres relevant de la géométrie urbaine, les intensités moyennes d’ICU les plus élevées sont systématiquement mesurées dans les zones les plus densément bâties. Une nouvelle méthodologie de cartographie de l’ICU se basant sur les paramètres sous-jacents des LCZ est proposée. Cette carte permet l’obtention de valeurs pertinentes d’intensité de l’ICU en tout point du territoire.

Représentativité des températures mesurées dans la station météorologique Paris-Montsouris

Cette étude s’intéresse à la représentativité des températures mesurées par la station météorologique de Paris-Montsouris; elle montre que le site a un effet remarquable. En effet, l’ombre créée par les arbres situés à proximité des capteurs induit une baisse de la température avoisinant 2°C en moyenne durant l’été, entre 13 h et 18 h TU, par rapport aux stations d’Orly et de Vélizy, situées en milieu dégagé. La rugosité en ville ralentit la vitesse du vent de 1,5 m/s et engendre une baisse de l’humidité entre 16 h et 19 h TU. La campagne de mesure itinérante nocturne, réalisée la nuit du 29 au 30 juin 2019 entre 23 h et 1 h TU, par temps caniculaire, montre que le parc est en moyenne 4°C plus frais que le centre de Paris et que l’intensité de l’îlot de chaleur urbain (ICU) atteint environ 11°C vers 1 h TU du matin. La partie topographiquement surélevée du parc Montsouris est plus chaude d’environ 2°C que celle vallonnée vers 00 h TU.