Îlots de chaleur urbains : comment identifier les zones critiques ?

Le terme de “chaleur urbaine” désigne le phénomène selon lequel les zones urbaines affichent une température significativement plus élevée que leurs environs ruraux : on parle d’ "îlot de chaleur urbain". Ce phénomène s’explique par le fait que les bâtiments, routes et autres infrastructures qui composent les paysages urbains absorbent et réémettent beaucoup plus la chaleur issue des rayons du soleil que les paysages naturels. La raréfaction des arbres et de la végétation dans les espaces urbains, combinée à la chaleur générée par les activités humaines, notamment le transport et les usines, exacerbe cet effet. Par conséquent, les températures montent nettement plus haut dans les villes lors de la période d’été, entraînant l'inconfort des populations, et augmentant les risques de problèmes de santé publique. Pour faire face à ce phénomène, il est nécessaire de mieux le comprendre, afin de permettre aux collectivités de développer des Schémas de Cohérence Territoriale (SCoT) et des Plans Locaux d’Urbanisme (PLU) adaptés.

L'impératif d'une analyse avancée de la chaleur urbaine

Les îlots de chaleur urbains ne sont pas seulement un problème écologique, ils affectent aussi directement la santé publique, la longévité des infrastructures et la qualité de vie globale des citadins. Dans ce contexte, suivre avec précision les schémas de chaleur urbaine offre plusieurs avantages :

1. Santé Publique : Identifier les zones de forte chaleur peut guider les interventions pour réduire le stress thermique parmi les résidents, en particulier dans les communautés vulnérables.
2. Résilience Climatique : Comprendre la dynamique de la chaleur urbaine aide les villes à concevoir des espaces verts et des surfaces réfléchissantes qui atténuent l'accumulation de chaleur.
3. Planification des Infrastructures : Les températures élevées contribuent à l'usure et à la dégradation des infrastructures ; ces données peuvent aider à prioriser la maintenance.
4. Efficacité Énergétique : Savoir où la chaleur est la plus élevée peut aider à optimiser l'utilisation de l'énergie et à réduire les demandes de refroidissement.

C’est pour toutes ces raisons qu’il existe aujourd’hui un besoin grandissant de données précises et opportunes sur la chaleur urbaine.

Quels sont les solutions de suivi de la chaleur urbaine actuelles, et quelles en sont les limites ?

Plusieurs solutions existent déjà pour surveiller la chaleur urbaine, chacune présentant ses avantages et ses désavantages :

• Era5 : Un ensemble de données de réanalyse qui fournit des données climatiques historiques complètes, mais avec une résolution limitée. La granularité des données permet de comprendre les tendances climatiques générales, mais elle ne permet pas de rentrer dans le détail à l’échelle de quartiers.
• Landsat TIRS : Mesure satellite par laser thermique infrarouge. Les données obtenues ont une résolution spatiale permettant une cartographie détaillée de la température de surface. Malheureusement, la fréquence de capture n’est pas assez rapide pour mesurer précisément les variations de température au cours du temps. De plus, le capteur infrarouge peut être obstrué par la couverture nuageuse ou la végétation, ce qui affecte la disponibilité des données. Plus important encore, Landsat TIRS mesure uniquement la température de surface par rayonnement thermique, pas la température réelle de l'air ressentie par l’Homme, ce qui limite la pertinence des données pour le suivi des îlots de chaleur urbain.
• Capteurs Physiques : Mesures effectuées par des capteurs de température au sol. Ces capteurs sont idéaux pour des données de température spécifiques à un point, et offrent les mesures directes les plus précises. Malheureusement, leur coût d’installation trop élevé ne permet pas d’envisager cette solution pour couvrir l’ensemble d’une zone urbaine.

Notre approche de la cartographie de la chaleur urbaine à partir de données satellitaires de haute résolution

Pour répondre aux limites des solutions existantes, nous avons développé un modèle de calcul combinant plusieurs approches. Parmi elles, les données d’Era5 et Landsat TIRS, auxquelles nous avons ajouté des caractéristiques supplémentaires de télédétection. L'une de ces caractéristiques est un indice de végétation nous permettant de prendre en compte le pouvoir de refroidissement des plantes sur leur environnement. Les caractéristiques de télédétection sont traitées par notre modèle d'apprentissage automatique, qui a été entraîné et affiné en utilisant des données du monde entier. En combinant diverses caractéristiques de télédétection, ainsi que des données globales, notre modèle capture et modélise efficacement les relations complexes entre les zones urbaines et les températures de l'air. Le tout à une fréquence de plusieurs fois par an, mais aussi et surtout à la très haute résolution de 10 mètres par 10.

Cette haute résolution permet une visualisation précise des différences de températures au sein d’une même ville, mettant en évidence les zones critiques, qu’il s'agisse de quartiers ou de bâtiments. Cela permet aux décideurs politiques et aux urbanistes de mener des actions de réaménagement urbain ciblées et efficaces pour lutter contre les îlots de chaleur urbains, notamment en ajoutant de la végétation.

De manière plus globale, ces données permettent de prioriser les mesures de réaménagement, d’optimiser l'utilisation de l'énergie, et de diriger les ressources vers les populations les plus touchées, permettant aux politiques d’aménagements du territoire d’être à la fois globale, précise, et efficaces. Ces données permettent aussi d’assurer le suivi des actions mises en place, et de valider leur efficacité afin de toujours affiner davantage les stratégies employées.

Pour en savoir plus, contactez-nous !

Si vous êtes intéressé pour effectuer une analyse de répartition de la chaleur urbaine de votre ville, contactez-nous par mail à l’adresse pierre.blanchet@meteory.eu, ou directement par téléphone au 06-49-36-24-91. Nos données sont là pour vous guider vers un territoire vivable, durable et résilient !