Ce travail de thèse propose une modélisation des différences de température d’air observées au sein d’une agglomération. Elle repose sur des formulations simples établies à partir de l’observation des interactions qui existent entre la formation d’un microclimat, son contexte géographique et les conditions météorologiques.
Cinq réseaux de capteurs de température d’air sont utilisés, permettant de qualifier les microclimats de trois agglomérations du grand ouest français : Nantes, Angers et La Roche-sur-Yon. Un état de l’art des méthodes d’analyse du climat urbain est réalisé au chapitre 1.
Le chapitre 2 est consacré à la présentation et à l’analyse de chacun des réseaux de capteurs. Une méthode de correction des données erronées est également proposée. Au chapitre 3, les différences de température mesurées entre les sites sont expliquées à partir de régressions linéaires multiples utilisant des indicateurs géographiques.
Ces indicateurs, descriptifs des formes urbaines et de la typologie des sols de chaque site, sont calculés au sein d’un cercle de rayon de 500 m centré sur chaque station.
L’intensité de l’îlot de chaleur urbain est modélisé à partir d’une régression linéaire multiple utilisant des variables météorologiques telles que la vitesse du vent ou le rayonnement solaire comme variables explicatives.
Préalablement à la calibration, les données sont triées de différentes manières afin d’élaborer plusieurs modèles. Le plus performant est identifié au chapitre 4 en confrontant les valeurs mesurées par les cinq réseaux de capteurs à celles estimées par chacun des modèles. Au chapitre 5, trois exemples d’application possible du travail réalisé sont présentées.

Mots clés : îlot de chaleur urbain, observation, cartographie, modélisation, analyse des données.

Résultats : différences de température diurne entre les stations nantaises et la station Météo-France en période printanière. Tracé des valeurs estimées en fonction des valeurs observées. Crédits photo : Jérémy Bernard

Résultats : différences de température diurne entre les stations nantaises et la station Météo-France en période printanière. Tracé des valeurs estimées en fonction des valeurs observées. Crédits photo : Jérémy Bernard

Geographic and weather signature of the spatial and temporal air temperature variations within an urban area

This thesis presents a method to model air temperature differences within a conurbation . It relies on the analysis of the existing relationships between urban microclimate, geographical context and weather conditions. To do so, five air temperature networks located in three western France conurbations are utilized : Nantes, Angers and La Roche-sur-Yon. A state of the art of the methods used to analyze urban climate is realized in chapter 1. In Chapter 2, air temperature networks are presented and analyzed and a methodology to correct biased data is proposed. In Chapter 3 air temperature differences observed between the network sites are modelled from multiple linear regressions, using weather variables such as wind speed or solar radiation as explicative variables. Before the calibration step, data is sorted in a variety of ways in order to elaborate several models. The most performant model is identified in chapter 4, confronting data observed using the five temperature networks to data estimated from each of the models. Chapter 5 illustrates the results of the work through three practical applications. Keys words: urban heat island, observation, mapping, modelisation, data analyse.