Modélisation de l'îlot de chaleur urbain par Météo France

Modélisation de l'îlot de chaleur urbain par Météo France

Méthode de diagnostic Modélisation

Caractériser l'îlot de chaleur urbain et le stress thermique, grâce au rejeu de situations météorologiques passées.

Dans le cadre de la recherche de solutions de rafraîchissement en ville, une étape préalable consiste à diagnostiquer et caractériser le phénomène d’îlot de chaleur urbain auquel une ville est exposée. La modélisation numérique mise en œuvre par Météo-France permet d’établir ce diagnostic à haute résolution (jusqu’à 100 mètres) à l’échelle d’une communauté de communes, d’une commune ou d’un quartier. Selon les besoins exprimés, l’impact de scénarios d’adaptation (végétalisation, modification des propriétés radiatives des matériaux, modification de l’urbanisme, etc.) sur l’îlot de chaleur urbain ainsi que le stress thermique ressenti par les habitants est également évaluable.

Temporalité
0 à 1 mois
Coût
de 12000 à 15000 euros HT
Diagnostic d’ICU, impact d’un scénario d’adaptation pour une situation météorologique de référence.

Besoin de la collectivité

La modélisation numérique permet aux collectivités : 

  • d’obtenir un diagnostic à haute résolution de l’îlot de chaleur urbain, de l’air et du stress thermique ressenti par les habitants à l’échelle de leur territoire, permettant de cibler les quartiers les plus exposés et pouvant donc nécessiter des aménagements ou la mise en place de solutions plus ponctuelles pour lutter contre ces effets ; 
  • d’évaluer l’impact de scénarios d’adaptation (végétalisation, matériaux, etc.) sur l’îlot de chaleur urbain et le stress thermique.

Les indicateurs étudiés

Grâce au rejeu d'épisodes météorologiques passés, cette modélisation permet :

  • de cartographier le phénomène d'ICU avec une résolution allant jusqu'à 100 mètres, permettant de localiser les quartiers les plus touchés par le phénomène ;
  • d’évaluer le stress thermique ressenti par les habitants de la commune, notamment l'indice UTCI (Universal Thermal Climate Index).
  • d’évaluer l'impact potentiel de différents scénarios d'adaptation sur l'ICU et le stress thermique. Par exemple, la végétalisation, la modification des matériaux de construction, etc.

En savoir plus

Consulter la brochure dédiée à cette méthode 

Crédits

Météo France

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Avantages

  • La modélisation permet de diagnostiquer l’ICU et le stress thermique ressenti par les habitants à l’échelle globale d’un quartier, d’une commune ou d’une communauté de communes, à une résolution très fine (jusqu’à 100 mètres de résolution). 
  • La modélisation permet de caractériser directement l’ensemble des paramètres impactant le bien être des habitants : la température de l’air plutôt que la température des surfaces, le confort thermique, le vent, l’humidité ou tous autres paramètres atmosphériques utiles (par exemple pour les besoins en termes de problématique de santé). 
  • Comme un jumeau numérique, la modélisation permet non seulement de rejouer à souhait des situations météorologiques d’intérêt (canicule historique par exemple) dans le passé, mais également de simuler l’ICU d’une ville « modifiée » en regardant les impacts d’un ou plusieurs scénarios d’adaptation et de re-urbanisation.

Points de vigilance

  • La résolution ne peut être inférieure à 100 mètres. Seules les sources d’une taille suffisantes auront un effet sur la simulation. Les effets d’ombrage d’un arbre localisé, ou d’une fontaine ne pourront pas être simulés. 
  • Malgré le raffinement des modèles utilisés, les valeurs issues d’une approche modélisée à un instant donné (dans le passé) sur un point donné ne pourra atteindre le niveau d’exactitude d’une observation in-situ.
  • L’outil actuel ne permet pas de suivi en temps réel. Ceci est une piste d’amélioration qui pourrait être proposée dans les prochaines années pour le suivi des canicules de plus en plus fréquentes.

Mise en œuvre

Échelle de modélisation

La modélisation numérique permet d’établir un diagnostic sur un domaine couvrant une communauté de communes, une commune ou un quartier selon le besoin. Selon la taille du domaine demandée, Météo-France met en œuvre des simulations avec une résolution spatiale pouvant aller de 250m jusqu’à 100 mètres. On peut noter que les re-jeux de situations sont faits au pas de temps horaire.

Choix de la situation météorologique d’intérêt

À noter : Plusieurs situations météorologiques peuvent être étudiées selon les besoins. Par exemple « journée estivale classique » et « journée caniculaire extrême. »
Il s’agit de définir, en lien avec la collectivité, un ou plusieurs épisodes météorologiques qui seront modélisés (par exemple une journée «estivale classique » et une journée « caniculaire extrême »)

Réalisation de la simulation numérique et analyse des résultats

La simulation numérique peut être lancée sur la base des données météorologiques correspondant à la période d’intérêt sélectionnée d’une part, et aux données décrivant l’occupation du sol du périmètre géographique d’étude d’autre part. Cette modélisation va permettre de décrire l’évolution de différents paramètres tout au long de l’épisode météorologique rejoué, en particulier l’ICU et le stress thermique ressenti par les habitants (UTCI). L’analyse des résultats est notamment faite à travers des cartographies spatialisées permettant de faire lien entre les effets thermiques et l’urbanisation à l’échelle du « pâté de maison ».

Le cas échéant, choix des scénarios d’adaptation à évaluer puis réalisation des simulations associées et analyse des résultats

Le cas échéant, il s’agit de définir en lien avec la collectivité, le(s) scénario(s) d’adaptation dont elle souhaite évaluer l’impact (végétalisation, modification des matériaux, etc.). Les données d’occupation du sol utilisées en entrée du modèle sont alors modifiées en fonction du scénario retenu ; puis, une fois la simulation réalisée, la comparaison des résultats entre la simulation de référence (cf étape 2) et la simulation avec scénario d’adaptation permet d’évaluer directement l’impact de ce dernier sur l’ICU et le stress thermique.

Valorisation des résultats

Cette analyse permet de décliner les paramètres météorologiques et le stress thermique vers des indicateurs « métiers » (vulnérabilité des populations, stress sur la végétation, etc.), ce qui permet de concevoir des politiques concrètes d’adaptations de la ville, à partir des résultats obtenus. Une valorisation des résultats à travers une action de communication efficace auprès des citoyens peut être organisée pour les avertir des risques et les informer des actions d’atténuation engagées ou réfléchies par la commune.