Évolution journalière de la température de surface en ville : apport du capteur ECOSTRESS
Les canicules successives de cet été 2026 nous rappellent l’urgence d’agir pour s’adapter à des épisodes de chaleur extrême appelés à devenir plus fréquents, intenses et précoces. Dans ce contexte, la surchauffe urbaine apparaît comme un problème majeur. En effet, les villes, telles qu’elles sont construites aujourd’hui, présentent des températures plus élevées de plusieurs degrés par rapport aux zones rurales attenantes. Les vagues de chaleur y sont donc plus intenses ainsi que les effets néfastes qui y sont associés. Dès lors, comprendre finement les mécanismes de cette surchauffe est essentiel pour mettre en œuvre des solutions d’atténuation efficaces.
Cependant, derrière une réalité simple à exprimer, l’analyse détaillée de ce phénomène est rendue complexe par la très grande hétérogénéité spatiale des milieux urbains d’une part et par la complexité des mécanismes en jeu et de leur dynamique temporelle d’autre part.
L’imagerie satellitaire est un bon outil pour observer la variation spatiale de la température de surface en ville, et celle-ci a donc fait l’objet d’un grand nombre d’études à différentes échelles. L’observation des dynamiques temporelles, en revanche, restait jusqu’à récemment hors de portée, en particulier à l’échelle intra-urbaine, en raison des limites imposées par la fréquence de revisite et les horaires de passage fixes des satellites héliosynchrones. Quelques observations existent dans la littérature mais elles se basent sur les données de capteurs de faible résolution spatiale (e.g. NOAA-AVHRR 1 km) qui ont une fréquence de revisite élevée mais ne permettent pas d’obtenir des mesures à l’échelle du quartier.
Nous venons de publier en open access dans Urban Climate un article qui analyse cette dynamique temporelle de la surchauffe urbaine à Toulouse, à l’échelle du quartier, grâce à l’apport des données du capteur ECOSTRESS à bord de l’ISS. L’étude a été menée au Cerema en collaboration avec le Cesbio et l’ONERA.
Nédélec, R., Lopez, T., Bouyer, J., Michel, A., Rivalland, V., Piccinini, B., 2026. Diurnal cycle of the surface urban heat island at the intra-urban scale derived from ECOSTRESS observations and local climate zones. Urban Climate 68, 103019. https://doi.org/10.1016/j.uclim.2026.103019
Contrairement aux satellites héliosynchrones, ECOSTRESS, installé à bord de la station spatiale internationale, permet de réaliser des acquisitions à différentes heures du jour et de la nuit avec une résolution de 70 m. Ceci nous a permis d’étudier le cycle journalier des températures de surface à partir d’une série temporelle de « Land Surface Temperature » (LST) issue de 60 images ECOSTRESS et 4 images ASTER. Pour ce faire nous avons proposée une méthodologie de normalisation des données afin de séparer les variations d’une date à l’autre d’une part, des variations purement liées au cycle diurne des températures d’autre part.
Pour analyser les dynamiques locales de la température de surface, nous nous sommes appuyés sur la méthode de classification en zones climatiques locales ( Local Climate Zones, LCZ) proposée par Stewart et Oke (2012) qui permet de classer les zones urbaines en fonction de critères d’occupation du sol et de critères morphologiques. Les critères de la classification sont choisis de telle sorte que chaque classe correspond à un type de micro-climat urbain, ce qui permet de se donner une grille objective de description du milieu urbain adapté aux études micro-climatiques.
Nous avons utilisé, dans l’étude, la cartographie LCZ produite par le Cerema. En effet, le Cerema a développé une méthodologie pour produire des cartes LCZ de façon automatisée à l’échelle de la France entière pour toutes les villes de 50 000 habitants et ces données sont accessibles publiquement 12.
Le travail réalisé a permis de produire des courbes moyennes d’évolution de l’intensité de la surchauffe urbaine au cours de la journée et de la nuit (Surface Urban Heat Island, SUHI) pour 3 typologies de quartiers. Nos résultats montrent notamment comment les quartiers caractérisés par des bâtiments bas de faible hauteur (LCZ 8), qui correspondent souvent à des zones d’activités ou des zones industrielles, voient leur température de surface augmenter rapidement en début de journée – jusqu’à atteindre autour de 4°C d’écart avec les zones arborées de la ville (LCZ A) en milieu de journée – et se refroidir tout aussi rapidement à partir du début de soirée. Les quartiers les plus denses du centre-ville (LCZ 2), à l’inverse, se réchauffent lentement en stockant la chaleur au cours de la journée et conservent une température élevée tout au long de la nuit, autour de 2°C d’écart en moyenne avec les zones de végétation basse hétérogènes de la ville (LCZ C) qui sont les plus froides la nuit.
De manière très concrète le rayonnement thermique émis tout au long de la nuit par les toitures est donc susceptible d’augmenter significativement le stress thermique en période de canicule, en particulier dans les quartiers denses du centre-ville (LCZ 2). D’autres quartiers comme le quartier Mirail-Reynerie (LCZ 2 – 5) semblent également présenter un profil similaire en première analyse.
Référence :
Nédélec, R., Lopez, T., Bouyer, J., Michel, A., Rivalland, V., Piccinini, B., 2026. Diurnal cycle of the surface urban heat island at the intra-urban scale derived from ECOSTRESS observations and local climate zones. Urban Climate 68, 103019. https://doi.org/10.1016/j.uclim.2026.103019
