Les îlots de chaleur urbains
sous surveillance

Sujet de plus en plus prégnant dans les documents d'urbanisme,
le phénomène des Îlots de Chaleur Urbain (ICU), difficile à quantifier et qualifier, nécessite de coupler différents moyens de mesure comme les observations au sol, la détection aérienne ou satellitaire ou encore la modélisation urbaine.
Penchons-nous sur quelques-unes de ces méthodes !
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Les mesures par les stations météorologiques

Un ICU peut être observé à une échelle fine à l’aide de capteurs météorologiques classiques. L'intérêt de ces observations au sol a été mis en évidence dans le cas du projet de recherche CAPITOUL. Piloté par le CNRM, les résultats de ces campagnes de mesures à l'été 2004 sur la ville Toulouse ont notamment été valorisés par le LISST-CIEU et l'aua/T dans le cadre du PLUi-H de Toulouse Métropole.

Intégration des enjeux climat-énergie
dans le PLUiH de Toulouse Métropole

Glossaire îlot de chaleur urbain :
de quoi parle-t-on ?

Carte 1 : Répartition de la population et températures estimées en fin de journée lors d'une journée type de juillet 2004 (Projet CAPITOUL)

L'objectif est de montrer la part de la population exposée aux plus fortes chaleurs locales, en particulier les populations dites sensibles (personnes âgées, malades, enfants...). Sur la zone d’analyse en journée d’été, la partie la plus chaude de Toulouse n’est pas le cœur historique dense mais les faubourgs immédiats : les rues y sont plus larges et les bâtiments plus petits, induisant un ensoleillement plus important de la rue.

À noter : depuis 2016 Toulouse Métropole, en relation avec Météo-France, met en place un réseau de monitoring d'ICU, qui sera composé à terme de 60 stations sur l’agglomération. Celui-ci permet de mesurer en temps réel les différences de températures.

Capteur météorologique
Toulouse Métropole

Limite : ce type d'observation au sol reste néanmoins contraint par la capacité des collectivités à déployer et densifier ces capteurs sur l'ensemble du territoire. Face à ce manque de données in situ d'autres méthodes sont utilisées.
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La télédétection

Il est difficile de généraliser à l’ensemble d’une agglomération les mesures météorologiques et observations réalisées en quelques endroits particuliers de la ville. Pour obtenir une description plus fine de la variation spatiale tout en limitant le nombre d’instruments, il est possible de recourir à la télédétection par satellite, via les bandes infrarouges thermiques. Un satellite peut en effet mesurer simultanément la température de surface en de nombreux points d'un territoire.

Carte 2 : Températures de surfaces du 4 juillet 2016 dérivées des bandes infrarouges thermiques des satellites MODIS et Landsat (NASA)

L’exploitation des images satellites MODIS du 4 juillet 2016 confirme, outre des profils climatiques variés (océanique altéré, bassin sud-ouest, méditerranéen...), la présence de dômes de chaleur au niveau des villes régionales. Les images satellites Landsat du 4 et 29 juillet 2016 quant à elles, permettent une analyse plus fine au niveau des unités urbaines toulousaine, montpelliéraine, perpignanaise, nîmoise et mettent en évidence la présence de « hot-spot » au niveau des centres-villes très minéralisés, des zones industrielles et commerciales, mais aussi l’existence d’îlots de fraîcheur au sein du microclimat urbain. Ces derniers sont principalement constitués de parcs ou de berges des rivières, qui offrent un confort thermique aux habitants, en particulier en période de canicule.

À noter : l'aua/T a utilisé cette méthode dans le cadre de l'élaboration du PLUI de l'Albigeois pour sensibiliser les élus et la population au phénomène des ICU.

Diagnostic du PLUi de l'Albigeois :
fiches complémentaires p199 à 206 (aua/T 2018)
Différences de températures de surface dans le centre-ville d'Albi
(source : Landsat 2016)

Limite : l’estimation de l’ICU, autrement dit la température de l’air, à partir des températures de surface mesurées par satellite n'est pas "systématique" et donne encore lieu à de nombreux travaux de recherche, notamment un projet tutoré par l'aua/T : le potentiel de l'IR Thermique Landsat.
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La modélisation
climatique urbaine

Une autre stratégie adoptée est la simulation de microclimats urbains à partir de la combinaison de modèles atmosphériques, à l’image de ceux utilisés pour la prévision du temps et de modèles urbains décrivant les caractéristiques de différents quartiers d'une ville : morphologie, type de matériaux, isolation des bâtiments, occupation des sols, etc. Sur ces thématiques l’aua/T a collaboré au projet de recherche multidisciplinaire Mapuce (Modélisation Appliquée au droit de l’Urbanisme : Climat urbain et Energie).

Carte 3 : Intensité de l’ICU sur le territoire deToulouse Métropole – résultats issus du projet de recherche ANR Mapuce


Le projet Mapuce a donné la priorité pour ces simulations aux conditions estivales, favorables aux fortes chaleurs. Si l’intensité de l’ICU apparaît bien corrélée aux facteurs de morphologie urbaine (densité et hauteur de bâti notamment), elle est également influencée par le climat régional, le relief, la structure et la taille de la ville, la distance au centre-ville…

Limite : il s'agit d'une modélisation, pas d'une mesure,
qui reste à développer sur tout le territoire national.

Atlas Intensité de l’ICU
sur le territoire de Toulouse Métropole

Résultats issus du projet de recherche ANR Mapuce - Mai 2020