Qu'est-ce qu'un îlot de chaleur urbain ? Quels facteurs interviennent dans ce phénomène ? Quelles conséquences ? Quels enjeux ? Au-delà de ces questions, ce diaporama donne un aperçu de la prise en compte de l’ICU par la planification régionale en Île-de-France.

1. 1réunion du 21/09/2010
Projet CENTER : Consommations ENergétiques TERritorialisées
Le phénomène d’îlot de
chaleur urbain (ICU)
et ses conséquences
Atelier n°9 « Adapter les villes aux ICU » du 10/10/2012
Plans Climat Energie Territoriaux - 2e colloque national
Erwan Cordeau (IAU île-de-France)

2. 2Atelier du 10/10/2012
2e colloque national PCET – Atelier n°9 « Adapter les villes aux ICU » / E. Cordeau (IAU île-de-France)
SOMMAIRE
Le phénomène d’îlot de chaleur urbain (ICU)
et ses conséquences
A) Définition(s) et représentation(s) de l’ICU
B) Les facteurs intervenants dans le phénomène
C) Les conséquences et enjeux associés
D) Aperçu de la prise en compte de l’ICU par la planification régionale en Ile-de-
France
Hundertwasser,EssenGrugaPark-techoverde.com
E. Cordeau, IAU

3. 3
Le phénomène d’ICU et ses conséquences : définition(s)
Début du XIXe siècle :
Première mise en évidence d’un climat spécifiquement urbain
par Luke Howard, pharmacien britannique
qui publie entre 1818 et 1820 « Le climat de Londres »
=> différence des températures nocturnes de l’ordre de 3,70 C entre le centre de
Londres et sa campagne, ce que l’on nomme aujourd’hui « îlot de chaleur urbain »
L’îlot de chaleur est tout d’abord dépendant du moment de la journée.
Comme Howard l’avait déjà remarqué, l’ICU est surtout marqué la nuit lors
des minima de température.
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Atelier du 10/10/2012
A) Définition(s) et représentation(s) de l’ICU

4. 4
L’ICU se caractérise par l’observation de températures de l’air plus élevées
dans une zone urbaine (centre urbain chaud) que dans son environnement
immédiat (périphérie rurale plus froide)
L’intensité des ICU change sur une base quotidienne et saisonnière en
fonction des différents paramètres météorologiques et anthropiques :
- plus forte la nuit que le jour (refroidissement moins rapide de l’air en ville)
particulièrement lors des minima de température en fin de nuit
où l’écart centre ville/campagne peut être de près de 16 C.
- plus forte l’été que l’hiver (apports de chaleur naturels plus grands l’été)
L’augmentation des températures ne se trouve pas seulement dans la couche
la plus basse de l’atmosphère en contact direct avec la ville. On observe
également un dôme de chaleur en altitude.
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Le phénomène d’ICU et ses conséquences : définition(s)
A) Définition(s) et représentation(s) de l’ICU
ICU métropolitain : la différence Ville / Campagne

5. 5
Contraste de température de l’air
Le jour
échauffement différencié des surfaces
végétales  / minérales 
=> évapotranspiration végétale 
=> accumulation de chaleur dans les
matériaux 
=> chaleur anthropique 
La nuit
refroidissement moins rapide de l’air
en ville
=> dégagement de chaleur par les
matériaux 
=> chaleur anthropique 
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Le phénomène d’ICU et ses conséquences : définition(s)
A) Définition(s) et représentation(s) de l’ICU
ICU métropolitain : la différence Ville / Campagne
Source:METEOFRANCE

6. 6
Source:Descartes,2009
80 km
Schéma de l’îlot de chaleur de
l’agglomération parisienne
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Le phénomène d’ICU et ses conséquences : définition(s)
A) Définition(s) et représentation(s) de l’ICU
ICU métropolitain : la différence Ville / Campagne
Source:Mestayer,1995
Brise urbaine
et dôme de
chaleur

7. 7
Thermographie
d’été, août 2003
Source : InVS
Température de surface en région
parisienne obtenues à partir
d'images thermiques des satellites
NOAA-AVHRR 12, 16 et 17,
durant la canicule du 4 au 13 août
2003. Températures moyennées:
A) sur 9 images, pour l'intervalle
de temps compris entre 01 et 03
UT (3 et 5 heure locale); B) sur 10
images, pour l'intervalle de temps
compris entre 12 et 15 UT (14 et
17 heure locale). Pour chaque
image, l'échelle des températures
de 10°C a des valeurs de bornes
différentes. Figure reproduite de :
Dousset et al. (2011), International
Journal of Climatology, John Wiley
& Sons.
magnitude d'environ 8°C nombreuses anomalies thermiques
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A) Définition(s) et représentation(s) de l’ICU
ICU métropolitain : la différence Ville / Campagne
Le phénomène d’ICU et ses conséquences : définition(s)

8. 8
Le jour, l’été / la nuit, l’hiver
Thermographie aérienne (nuit, hiver)
thermographie à Paris, 6 mars 2009 - Source : APUR, 2010
Thermicité satellitale (jour, été)
image landsat, août 2000 - Source : APUR, mai 2010
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Le phénomène d’ICU et ses conséquences : définition(s)
ICU au sein de l’agglomération : îlots chauds / froids
A) Définition(s) et représentation(s) de l’ICU

9. 9
B/ Les facteurs intervenant dans le phénomène
ATMOSPHERE
Rayonnement
terrestre
Rayonnement
atmosphérique
e
Rayonnement
solaire
Rayonnement solaire (lumière incidente, énergie lumineuse) :
=> réflexions diffuse et spéculaire / absorption
=> rayonnements infrarouges (terrestre et atmosphérique : retour à l’équilibre)
Source:Colombert,2008(simplifié)
Source:IAU,2010
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Le phénomène d’ICU et ses conséquences : les causes
apports naturels
de chaleur
et variables
incontrôlables

Le rayonnement solaire
=> différenciation selon le milieu récepteur

10. 10
B/ Les facteurs intervenant dans le phénomène
Perturbations radiatives (ombres, piégeage radiatifs…)
Perturbations thermiques (matériaux, surfaces disponibles…)
Perturbations hydrologiques (imperméabilisation, égouts…)
Carence et comportement de la végétation
Source:METEOFRANCE
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Le phénomène d’ICU et ses conséquences : les causes
la
« minéralité de la ville »
en cause

11. 11
B/ Les facteurs intervenant dans le phénomène
Perturbations radiatives (ombres, piégeage radiatifs…)
et les perturbations radiatives :
- Effet d’ombre pour les routes et les murs
- Piégeage radiatif dans la rue
- Grande quantité de surfaces disponibles
Les transferts de chaleur en ville
par rayonnement
Source:IAU,2010
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Le phénomène d’ICU et ses conséquences : les causes
=> Le « facteur de vue du ciel »
Source:APUR,2011

12. 12
B/ Les facteurs intervenant dans le phénomène
Perturbations thermiques (matériaux, surfaces disponibles…)
Les transferts de chaleur en ville
Par réflexion
et les perturbations thermiques :
- liées à l’albédo des matériaux
(énergie réfléchie / énergie reçue)
Source:Colombert,2008
Source:METEOFRANCE
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Le phénomène d’ICU et ses conséquences : les causes

13. 13
B/ Les facteurs intervenant dans le phénomène
Rayonnement Rayonnement
Convection Convection
Conduction
Perturbations thermiques (matériaux, surfaces disponibles…)
Les transferts de chaleur en ville
Par convection et conduction
et les perturbations thermiques :
- l’inertie thermique des matériaux
(capacité à accumuler puis à restituer
un flux thermique)
Source:forumconstruire,com
Source:IAU,2010
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Le phénomène d’ICU et ses conséquences : les causes

14. 14
B/ Les facteurs intervenant dans le phénomène
Perturbations hydrologiques (imperméabilisation, égouts…)
P
A
F
S
E
I
A
r
Précipitations sur
les continents
Infiltrations
Nappe phréatique
Retour vers les océans
Ruissellement
Evaporation sur les océans
Vent
Précipitations sur
les océans
Evapotranspiration
Transport de vapeur
d’eau vers les continents
Le rafraîchissement en ville
par évaporation
(énergie consommée pour le changement
d’état gazeux, humidification de l’air)
Source:Beltrando,2004
Source:ApuretIAU,2003
Etat de la Bièvre à Paris en 1823, état actuel 2001 et projets
Source:d’après
Colombert,2008
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Le phénomène d’ICU et ses conséquences : les causes

15. 15
B/ Les facteurs intervenant dans le phénomène
Carence et comportement de la végétation
Le rafraîchissement et l’absorption d’énergie
par évapotranspiration
L’absorption de l’énergie lumineuse
pour l’activité photosynthétique
L’ombrage
par interception du rayonnement solaire
(les arbres à ombre froide ont un indice
foliaire élevé - larges feuilles très
couvrantes - et des feuilles épaisses)
Attention au stress hydrique (quantité
d’eau diffusée par évapotranspiration
supérieure à celle que la plante puise dans
le sol) => mécanismes de résistance
Photosynthèseetnutritionvégétale-Source:Inra.fr
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Le phénomène d’ICU et ses conséquences : les causes

16. 16
B/ Les facteurs intervenant dans le phénomène
- Modification de la « Couche limite urbaine »
- Effet de brises urbaines / obstacles urbains
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Le phénomène d’ICU et ses conséquences : les causes
la
« rugosité urbaine »
en cause

17. 17
B/ Les facteurs intervenant dans le phénomène
- Modification de la « Couche limite urbaine »
L’îlot de chaleur se fait non seulement sentir au sol mais
également en altitude :
=> modification de la couche limite atmosphérique
au dessus de la ville (« couche limite urbaine »)
En effet, en raison de la convection thermique et dynamique
causée par la ville, on constate une diminution importante de
l'intensité et de la fréquence des inversions en zone urbaine par
rapport à la campagne environnante :
=> constitution d’une couche de mélange où la stabilité tend à
être de type adiabatique (changement d'état subi par un gaz
dont la pression et le volume varient sans qu'il y ait échange
de chaleur avec le milieu extérieur à ce gaz)
Source:METEOFRANCE
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Le phénomène d’ICU et ses conséquences : les causes

18. 18
B/ Les facteurs intervenant dans le phénomène
- Effet de brises urbaines / obstacles urbains
La ville a également comme effet sur les régimes des vents
de diminuer leur vitesse à la surface de la Terre à cause des
obstacles urbains.
Quand le vent, d’écoulement laminaire en rase campagne
(comportement stable), s’approche de la ville, il se réchauffe
et sa viscosité diminue.
Il devient alors turbulent, comportement erratique renforcé
par les obstacles tels que les bâtiments
Dans le cas de vent frais à fort :
=> la ventilation naturelle permet d’amener de la fraîcheur en
ville ; les vents de plus de 11 m.s-1 (vent frais) préviennent la
formation des ICU.
Dans le cas de vent faible (conditions anticyclonique…) :
=> apparition de brises thermiques, brises de campagne
dirigées des zones froides vers les zones chaudes
Source:Chateletetal.,
Colombert,2008
Source:IAU,2010
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Le phénomène d’ICU et ses conséquences : les causes

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B/ Les facteurs intervenant dans le phénomène
- Dégagements de chaleur anthropiques
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Le phénomène d’ICU et ses conséquences : les causes
Chauffage l’hiver,
Climatisation l’été,
Circulation automobile,
Industries…
sont autant de facteurs qui font augmenter les
températures et la pollution (qui indirectement
aussi par effet de serre réchauffe l’atmosphère
au niveau mondial) (Escourrou, 1996)
l’activité humaine
et nos comportements
en cause

20. 20
Vulnérabilité des territoires
La notion de risque : croisement d’un aléa et d’un enjeu
Aléas climatiques : l’importance du phénomène d’îlot de chaleur
- phénomènes tendanciel / événementiel (canicule)
- facteurs d’aggravation (pollution atmosphérique, sécheresse…)
et Prospective climatologique : vers une aggravation des effets de l’ICU?
Enjeux : l’adaptation de l’homme et des milieux
- densité de population et populations vulnérables (risque sanitaire)
- ressources et infrastructures fragilisées
- facteurs d’aggravation (retrait gonflement des argiles, sources de
chaleur anthropiques…)
et Prospective socio-économique : vers une aggravation de la vulnérabilité?
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Le phénomène d’ICU et ses conséquences : les conséquences
C/ Les enjeux associés à l’Effet d’ICU

21. 21
C/ Les enjeux associés à l’EICU
=> Perturbation du confort thermique
=> Pression sur les ressources Energie / Eau
pour les besoins de rafraîchissement, de réfrigération et d’eau potable
- hausse probable de la demande en énergie (climatisation, réfrigération)
 chaleur anthropique (extraction) et  GES (fluides frigorigènes)
- hausse probable des demandes en eau (plantations, aires de rafraîchissement)
=> Dégradation de la qualité de l’air :
L’ICU et la forte chaleur sont des facteurs aggravant de la pollution atmosphérique
et de ses effets sur l’homme et sur les milieux
- air extérieur : aggravation des phénomènes de smog (T°, stagnation air)
- air intérieur : émanation de substances toxiques
=> Risques sanitaires (canicule, stress thermique et hydrique)
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Le phénomène d’ICU et ses conséquences : les conséquences
Des impacts à suivre

22. 22
C/ Enjeux associés à l’EICU
L’enjeu sanitaire
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Le phénomène d’ICU et ses conséquences : les conséquences
Décès journaliers et températures
en Île-de-France en août 2003
Les ICU sont la cause d’une forte
surmortalité en période caniculaire (InVS) :
repos nocturne et récupération empêchés
risque de surmortalité 2 fois plus élevé
chez les personnes exposées à la chaleur,
en particulier la nuit et lorsque la canicule
persiste une semaine ou plus
Avec des facteurs de risque :
- individuel (perte d’autonomie, pathologies
préexistantes…)
- liés à l’environnement (sous les toits,
dans un quartier ICU…)
Bilan de la canicule de 2003
en 15 jours ,
en France,
15 000 décès en excès
(sur-mortalité : + 60%)
en Ile-de-France,
5 000 décès en excès
(sur-mortalité : + 134%)

23. 23
Le Plan Régional pour le Climat (PRC) / volet Climat du SRCAE
La Région a voté son PRC le 24 juin 2011 (délibération CR 43-11).
dont volet adaptation au changement climatique : champs prioritaires d’actions
autour de l’amélioration de la connaissance et de son partage, de la lutte contre les
îlots de chaleur urbains, des enjeux de l’eau, des risques sanitaires et de la
biodiversité.
Le livre Vert du Plan Régional pour le Climat (étude de Météo France)
=> quelque soit le scénario d’évolution, la température moyenne devrait
augmenter de manière significative d’ici à la fin du siècle.
L’Île-de-France pourrait donc :
- avoir à faire face à des étés caniculaires plus fréquents et plus intenses
- subir une variabilité climatique plus grande dans son régime hydrique
D. Aperçu de la prise en compte de l’Ilot de chaleur
urbain par la planification régionale en Ile-de-France
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Le phénomène d’ICU et ses conséquences : Région Ile-de-France

24. 24
Etat des connaissances : les îlots de chaleur urbains
4/ Prise en compte de l’Ilot de chaleur urbain par
l’aménagement et l’urbanisme à l’échelle régionale
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Atelier du 10/10/2012

25. 25
Le Plan Régional pour le Climat (PRC)
PRC = Vision stratégique et Plans d’action (24 actions et chantiers)
Action 15 : Plate-forme d’outils et de connaissances pour l’adaptation
Action 16 : Lutter contre les îlots de chaleur urbain
=> « REALISATION D’UNE MISSION D’ASSISTANCE SUR LA VULNERABILITE ET
L’ADAPTATION DU TERRITOIRE FRANCILIEN AUX CHANGEMENTS CLIMATIQUES »
Durée de la mission : 7 mois – achèvement prévu fin 2012
- Lot n°1 : Etude de préfiguration d’un réseau d’observation sur l’adaptation
le cas de l’effet d’îlot de chaleur urbain ;
(I CARE Environnement & Alto Ingenierie)
- Lot n°2 : Etude des impacts socio-économiques de l’adaptation au CC
(SOGREAH(Artélia) & RCT)
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Le phénomène d’ICU et ses conséquences : Région Ile-de-France
D. Aperçu de la prise en compte de l’Ilot de chaleur
urbain par la planification régionale en Ile-de-France

26. 26
2e colloque national PCET – Atelier n°9 « Adapter les villes aux ICU » / E. Cordeau (IAU île-de-France)
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Projet de guide de
recommandations
à destination des
collectivités
territoriales:
L’effet d’îlot de
chaleur urbaine
(ICU)
Le phénomène d’ICU et ses conséquences : Région Ile-de-France
Source:Conseilréionald’Ile-deFrance,ADEME

27. 27
Le Référentiel Aménagement construction durable
de l’A21 régional
CRIF, Réf Agt DD = Référentiel en 5 axes et 25 orientations
Orientation Ter 8 : Adaptation de la ville aux chaleurs urbaines (ICU)
- Analyse des contributions du projet à l’îlot de chaleur urbain
- Mise en place d’une réflexion interactive entre les éléments du projet
pour lutter contre l’élévation de température
- Mise en place de mesures compensatoires pour diminuer les effets
d’îlots de chaleur
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Le phénomène d’ICU et ses conséquences : Région Ile-de-France
D. Aperçu de la prise en compte de l’Ilot de chaleur
urbain par la planification régionale en Ile-de-France

28. 28
Orientation Ter 8 :
Adaptation de la ville
aux chaleurs urbaines
(ICU)
2e colloque national PCET – Atelier n°9 « Adapter les villes aux ICU » / E. Cordeau (IAU île-de-France)
Atelier du 10/10/2012
Le phénomène d’ICU et ses conséquences : Région Ile-de-France

29. 29
Conclusion sur l’ICU
Quelle est la situation climatique des territoires aujourd’hui, et quelle évolution probable
demain ?
Quelle est l’importance de l’îlot de chaleur urbain ? Et ce, à plusieurs échelles: de
l’agglomération dans ses contrastes thermiques observables entre le cœur dense urbain
et les zones rurales, et au cœur des îlots urbains.
Les questions essentielles de ressource en eau et de gestion de l’eau dans la ville sont
notamment à mettre au premier rang :
- perméabilisation des sols,
- évaporation et évapotranspiration,
- récupération des eaux de pluie et alimentation des végétaux…
A quels risques – sanitaires (avec facteur d’aggravation par la pollution de l’air), sociaux,
environnementaux… - les collectivités territoriales font-elles face ? Quels sont les enjeux
précis en termes de population (populations à risque, âgées et isolées, à précarité
énergétique…) ?
Ne pas prôner de solution unique et systématique (contre-indications, « maladaptation »)
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Le phénomène d’ICU et ses conséquences : conclusion

30. 30
Merci
de votre
attention
Pour en savoir plus
« Les îlots de chaleur urbains :
Rapport 1 : L’adaptation de la ville aux chaleurs urbaines
Rapport 2 : Répertoire de fiches connaissance »
erwan.cordeau@iau-idf.fr
2e colloque national PCET – Atelier n°9 « Adapter les villes aux ICU » / E. Cordeau (IAU île-de-France)
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Le phénomène d’ICU et ses conséquences : IAU île-de-France