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This paper is about the relevance of proposing geovisualization methods to visually integrate, co-visualize and interact with urban and meteorological data into a 3D environment, in order to support the visual analysis of the urban climate. Meteorological experts and researchers already face meteorological data and climate models analysis issues, at larger scales into the city: yet even if they have existing practices and tools to address these issues, they could take benefit from the knowledge and the methods from the Geovisualization domain, to complement these analyses by a visuospatial reasoning approach.In this paper, based on the knowledge of the expectations of the meteorological experts we are working with, we brought climate analysis into the city and visuospatial reasoning closer, on both heterogeneous urban and air temperature data(1). We reviewed the existing works regarding geovisualization of spatio-temporal phenomena and visualization of meteorological data (2). We then presented the different approaches we fulfilled to provide a 3D geovisualization environment and graphic representations, visually integrating both meteorological and spatial data. One provides style and interaction capacities on those data, enabling the interactive 3D exploration of their spatial and value distributions, throughout the city. Another geovisualization-design experiment is presented as a co-visualization of meteorological data and morphological indicators on 2.5D maps (3). These complementary approaches are presented and discussed with the meteorological experts, based on their relevance to tackle climate analysis at a larger scale and on the refinements required to extend their exploration capacities (4). Cet article s’intéresse à la proposition de méthodes de géovisualisation pour intégrer visuellement, co-visualiser et interagir avec des données météo et des données topographiques urbaines, dans un environnement 3D, afin de pouvoir réaliser des tâches d’analyse visuelle. Les chercheurs et experts en météorologie sont confrontés à des problématiques d’analyse de données météorologiques simulées et de modèles de simulation, à des échelles fines en ville : même si des outils existent, ils pourraient également tirer parti des connaissances et méthodes de la géovisualisation, pour avoir une approche complémentaire en termes d’analyse visuelle, favorisant le raisonnement visuospatial.Tout d’abord, à partir de la connaissance des attentes des experts météorologues avec qui nous travaillons, nous essayons de rapprocher les problématiques d’analyse du climat urbain et le raisonnement visuospatial, à partir des données hétérogènes à manipuler, que sont les données de température de l’air et des données urbaines (2). Nous faisons ensuite une revue des travaux existants sur la géovisualisation de phénomènes spatio-temporels et la visualisation de données météorologiques (3). Nous présentons les différentes approches que nous avons expérimentées, afin de fournir un environnement de géovisualisation 3D, intégrant visuellement les données météorologiques et spatiales. Une première proposition offre des capacités de stylisation et d’interaction sur ces données, afin de faciliter une exploration interactive en 3D des distributions spatiales des données, dans la ville. Une deuxième proposition présente la co-visualisation de données météorologiques et d’indicateurs morphologiques dans des cartes 2.5D (4). Ces approches complémentaires sont décrites et discutées avec les experts météorologues, afin d’évaluer leur pertinence pour l’aide à l’analyse climatique, à des échelles fines en ville, et d’en extraire des améliorations pour étendre les capacités d’exploration (5). Este artículo propone métodos de geovisualización orientados a integrar visualmente, co-visualizar e interactuar datos meteorológicos y topográficos urbanos, en un ambiente 3D, con el fin de poder realizar tareas de análisis visual. Los investigadores y expertos en meteorología se enfrentan a problemáticas de análisis de datos meteorológicos simulados y modelos de simulación a una escala de ciudad con alto detalle, donde si bien existen herramientas, es posible utilizar los conocimientos y métodos de geovisualización, para permitir una aproximación complementaria en términos de análisis visual, favoreciendo el razonamiento visual espacial. A partir del trabajo con expertos meteorólogos, tratamos de aproximarnos a las problemáticas de análisis del clima urbano y a su razonamiento visual espacial, según datos heterogéneos manipulados, es temperatura del aire y datos urbanos (2). Posteriormente, revisamos los trabajos existentes sobre la geovisualización de fenómenos espacio-temporales y la visualización de datos meteorológicos (3). Presentamos diferentes aproximaciones que experimentamos con el fin de otorgar un sistema 3D de geovisualización que integre visualmente los datos meteorológicos y espaciales. Una primera propuesta concierne a ofrece capacidades de estilización e interacción de estos datos, con el fin de facilitar una exploración interactiva en 3D de las distribuciones espaciales de los datos en la ciudad. Una segunda contribución es presentar la co-visualización de los datos meteorológicos y de los indicadores morfológicos en mapas 2.5D (4). Estas aproximaciones complementarias son descritas y discutidas con expertos meteorólogos, con el fin de evaluar su pertinencia para la contribución del análisis climático, a una escala fina para la ciudad, y determinar mejoras para extender las capacidades de exploración (5).

This thesis provides a description of the development of climate services within Toulouse Métropole, France. They are articulated around a automated weather station network for micro-climatology studies, in particular the analysis of air temperature of the urban canopy heat island. The first one decomposes the climate services based on observation networks into distinct objects attached to separate and interacting disciplinary fields. The approach is based on a classification of the bibliography and the work of the World Meteorological Organization on climate services. This part also explains the volontee to mobilize methods relating to participation and in particular co-construction with the purpose to bring work flow and dynamic. While the first axis presents a theoretical, methodological framework for action-research work, the second axis is intended to be its practical application. In other words the transformation of the different components of a climate service based on a measurment network into a technical solution deployed and operational according to international norms and standards. A focus is brought on the choice of measurement sites with the help of thematic maps and a mobile measurement campaign. The third axis, finally, proposes an analysis of the heat island of the Toulouse territory from the data measured by the network. The heat island is approached from the classic angle of the urban/rural dichotomy and according to optimal weather conditions at its formation. In a second step, the approach of weather types is mobilized to deepen the analyses according to various types of weather conditions. Finally, a finer spatial analysis is carried out using Local Climate Zones (LCZ) with a focus on the activity zones (LCZ 8).; Cette thèse fournit une description du développement des services climatiques au sein de Toulouse Métropole, en France. Ils sont articulés autour d'un réseau de stations météorologiques pour les études de micro-climatologie, en particulier l'analyse de la température de l'air et de l'îlot de chaleur urbain. Le premier axe s'emploie à décomposer les services climatiques à base de réseaux d'observations en objets distincts rattachés à des champs disciplinaires séparés mais en interaction. La démarche s'appuie sur une classification de la bibliographie et des travaux de l'Organisation Mondiale de Météorologie sur les services climatiques. Dans cette partie sont également expliqués le parti pris et la mise en place d'une dynamique de travail qui font appel aux méthodes relatives à la participation, et en particulier à la co-construction. Si l'axe premier présente un cadre théorique et méthodologique du travail de recherche-action, le second axe se veut être la mise en pratique. A savoir la transformation des différentes composantes d'un service climatique à base de réseau de mesures en une solution technique déployée et opérationnelle selon des normes et standards internationaux. Un focus est apporté sur le choix des sites de mesures à l'aide de cartographies thématiques et d'une campagne de mesures véhiculée. Le troisième axe, enfin, propose une analyse de l'îlot de chaleur du territoire Toulousain à partir des données mesurées par le réseau mis en place. L'îlot de chaleur est abordé sous l'angle classique de la dichotomie urbain/rural et selon des conditions météos optimales à sa formation. Dans un second temps est mobilisée l'approche des types de temps. Enfin une analyse spatiale plus fine est réalisée en mobilisant les Local Climate Zones (LCZ) avec un focus sur les zones d'activités (LCZ 8). Cette thèse propose ainsi une approche transversale et inter-disciplinaire de mise en œuvre d'un service climatique urbain, complétée d'une analyse territorialisée du climat urbain.

Greenhouse gas emissions generated by cities play a major role in climate change at a global scale. But cities can also influence the climate at the local and regional scales as they reflect an alteration of land-use that modifies the thermodynamic exchanges between the surface and the atmosphere.Impact studies in urban areas focus mainly on the effects of climate change on the local climate of cities (and more broadly on a range of environmental dimensions) using approaches that do not account for the feedback with the atmosphere. The high horizontal resolutions reached by regional climate models make it relevant to include explicit modeling of cities to address city/climate interactions.Coupling the ALADIN regional climate model ALADIN (12 km horizontal resolution) with the SURFEX modeling platform integrating the model of urban canopy TEB allows to evaluate the impact of the urbanization at the regional scale. Sensitivity analyses that compare different urban canopy modeling shows that cities significantly modify the near-surface air temperature. The largest French cities induce a warming day and night, which extends beyond the limits of the city and affects the environment on a regional scale. Comparison of the simulations with long-term time series of observations on the Paris region reveals that the explicit modeling of urban processes with TEB improve the daily dynamics of the urban heat island and its nocturnal intensity compare to the conventional approach of climate models that describes cities as rock.The activation of TEB in the ALADIN model thus makes it possible to represent the impact of cities on the regional climate. Nevertheless, impact studies of climate change on cities require a further downscalling. A simulation was carried out with the AROME model coupled with SURFEX (TEB) at 2.5 km and 1.3 km resolution on the agglomeration of Toulouse for the period covering the CAPITOUL experimental campaign (2004-2005). The benefits of urban parametrization are confirmed. The tests carried out on the different versions of TEB highlight the high sensitivity of the model’s performance to the quality of the AROME atmospheric simulations and the accuracy of the surface description. For these resolutions and with the current databases, the most detail parametrization of TEB (turbulent exchanges in the urban canopy, building energy budget, explicit vegetation) do not seem relevant compared to the historical version.New develompents could thus benefits to the AROME-Climat configuration with SURFEX (TEB). In particular, The physics and dynamics of the atmospheric model as well as the accuracy of the databases could be improved. At the same time, various downscalling methods at very high resolution on the cities are envisaged to enhance the spatial resolution needed by the impact studies.; Les villes jouent un rôle majeur dans le changement climatique à l’échelle globale au travers des émissions de gaz à effet de serre qu’elles génèrent. Mais elles peuvent aussi influencer le climat aux échelles locale et régionale car elles traduisent une altération des modes d’occupation des sols qui modifie les échanges thermodynamiques entre la surface et l’atmosphère.Les études d’impacts en milieu urbain se concentrent principalement sur les effets du changement climatique sur le climat local des villes (et plus largement, sur un ensemble de dimensions environnementales) selon des approches ne tenant pas compte des rétroactions potentielles. Les hautes résolutions horizontales atteintes aujourd’hui par les modèles de climat régionaux rendent légitime et pertinent d’inclure une modélisation explicite des villes dans ces modèles pour traiter les interactions ville/climat.Le couplage du modèle de climat régional ALADIN à 12 km de résolution avec la plateforme de modélisation des surfaces continentales SURFEX intégrant le modèle de canopée urbaine TEB permet d’évaluer l’impact de l’urbanisation à l’échelle régionale. L’analyse de sensibilité comparant différentes approches de modélisation des zones urbaines montre que les villes modifient significativement la température de l’air proche de la surface. Les plus grandes agglomérations françaises induisent un réchauffement le jour et la nuit, qui s’étend au-delà des limites de la ville et affecte l’environnement à l’échelle régionale. La comparaison des simulations à de longues séries d’observation sur la région parisienne révèle que la modélisation explicite des processus urbains avec TEB reproduit mieux la dynamique journalière de l’îlot de chaleur urbain et son intensité en phase nocturne que l’approche conventionnelle des modèles de climat décrivant les villes comme de la roche.L’activation de TEB dans le modèle ALADIN permet donc de mieux représenter l’impact des villes sur les climat régional. Néanmoins, les études d’impacts du changement climatique sur les villes nécessitent une descente d’échelle complémentaire. Une simulation a été réalisée avec le modèle AROME couplé à SURFEX(TEB) à 2.5 km puis 1.3 km de résolution sur l’agglomération toulousaine pour la période couvrant la campagne expérimentale CAPITOUL (2004-2005). Les bénéfices de la paramétrisation urbaine sont confirmés à ces échelles. Les tests de sensibilité réalisés sur les différentes versions de TEB mettent en lumière la forte sensibilité des performances du modèle à la qualité des simulations atmosphériques AROME et à la précision des données de surface. Pour ces résolutions et avec les bases de données actuelles, les paramétrisations les plus sophistiquées de TEB (échanges turbulents dans la canopée urbaine, énergétique du bâtiment, végétation explicite) n’apportent pas d’amélioration par rapport à la version historique voire dégradent les résultats.Il reste donc des voies d’amélioration à explorer pour la configuration AROME-Climat avec SURFEX(TEB), aussi bien sur la physique et la dynamique du modèle atmosphérique que sur la qualité des bases de données. En parallèle, différentes méthodes de descente d’échelle à très haute résolution sur les villes sont envisagées pour raffiner encore les études d’impacts.

Greenhouse gas emissions generated by cities play a major role in climate change at a global scale. But cities can also influence the climate at the local and regional scales as they reflect an alteration of land-use that modifies the thermodynamic exchanges between the surface and the atmosphere. Impact studies in urban areas focus mainly on the effects of climate change on the local climate of cities (and more broadly on a range of environmental dimensions) using approaches that do not account for the feedback with the atmosphere. The high horizontal resolutions reached by regional climate models make it relevant to include explicit modeling of cities to address city/climate interactions. Coupling the ALADIN regional climate model ALADIN (12 km horizontal resolution) with the SURFEX modeling platform integrating the model of urban canopy TEB allows to evaluate the impact of the urbanization at the regional scale. Sensitivity analyses that compare different urban canopy modeling shows that cities significantly modify the near-surface air temperature. The largest French cities induce a warming day and night, which extends beyond the limits of the city and affects the environment on a regional scale. Comparison of the simulations with long-term time series of observations on the Paris region reveals that the explicit modeling of urban processes with TEB improve the daily dynamics of the urban heat island and its nocturnal intensity compare to the conventional approach of climate models that describes cities as rock. The activation of TEB in the ALADIN model thus makes it possible to represent the impact of cities on the regional climate. Nevertheless, impact studies of climate change on cities require a further downscalling. A simulation was carried out with the AROME model coupled with SURFEX (TEB) at 2.5 km and 1.3 km resolution on the agglomeration of Toulouse for the period covering the CAPITOUL experimental campaign (2004-2005). The benefits of urban parametrization are confirmed. The tests carried out on the different versions of TEB highlight the high sensitivity of the model's performance to the quality of the AROME atmospheric simulations and the accuracy of the surface description. For these resolutions and with the current databases, the most detail parametrization of TEB (turbulent exchanges in the urban canopy, building energy budget, explicit vegetation) do not seem relevant compared to the historical version. New develompents could thus benefits to the AROME-Climat configuration with SURFEX (TEB). In particular, The physics and dynamics of the atmospheric model as well as the accuracy of the databases could be improved. At the same time, various downscalling methods at very high resolution on the cities are envisaged to enhance the spatial resolution needed by the impact studies.; Les villes jouent un rôle majeur dans le changement climatique à l'échelle globale au travers des émissions de gaz à effet de serre qu'elles génèrent. Mais elles peuvent aussi influencer le climat aux échelles locale et régionale car elles traduisent une altération des modes d'occupation des sols qui modifie les échanges thermodynamiques entre la surface et l'atmosphère. Les études d'impacts en milieu urbain se concentrent principalement sur les effets du changement climatique sur le climat local des villes (et plus largement, sur un ensemble de dimensions environnementales) selon des approches ne tenant pas compte des rétroactions potentielles. Les hautes résolutions horizontales atteintes aujourd'hui par les modèles de climat régionaux rendent légitime et pertinent d'inclure une modélisation explicite des villes dans ces modèles pour traiter les interactions ville/climat. Le couplage du modèle de climat régional ALADIN à 12 km de résolution avec la plateforme de modélisation des surfaces continentales SURFEX intégrant le modèle de canopée urbaine TEB permet d'évaluer l'impact de l'urbanisation à l'échelle régionale. L'analyse de sensibilité comparant différentes approches de modélisation des zones urbaines montre que les villes modifient significativement la température de l'air proche de la surface. Les plus grandes agglomérations françaises induisent un réchauffement le jour et la nuit, qui s'étend au-delà des limites de la ville et affecte l'environnement à l'échelle régionale. La comparaison des simulations à de longues séries d'observation sur la région parisienne révèle que la modélisation explicite des processus urbains avec TEB reproduit mieux la dynamique journalière de l'îlot de chaleur urbain et son intensité en phase nocturne que l'approche conventionnelle des modèles de climat décrivant les villes comme de la roche. L'activation de TEB dans le modèle ALADIN permet donc de mieux représenter l'impact des villes sur les climat régional. Néanmoins, les études d'impacts du changement climatique sur les villes nécessitent une descente d'échelle complémentaire. Une simulation a été réalisée avec le modèle AROME couplé à SURFEX(TEB) à 2.5 km puis 1.3 km de résolution sur l'agglomération toulousaine pour la période couvrant la campagne expérimentale CAPITOUL (2004-2005). Les bénéfices de la paramétrisation urbaine sont confirmés à ces échelles. Les tests de sensibilité réalisés sur les différentes versions de TEB mettent en lumière la forte sensibilité des performances du modèle à la qualité des simulations atmosphériques AROME et à la précision des données de surface. Pour ces résolutions et avec les bases de données actuelles, les paramétrisations les plus sophistiquées de TEB (échanges turbulents dans la canopée urbaine, énergétique du bâtiment, végétation explicite) n'apportent pas d'amélioration par rapport à la version historique voire dégradent les résultats. Il reste donc des voies d'amélioration à explorer pour la configuration AROME-Climat avec SURFEX(TEB), aussi bien sur la physique et la dynamique du modèle atmosphérique que sur la qualité des bases de données. En parallèle, différentes méthodes de descente d'échelle à très haute résolution sur les villes sont envisagées pour raffiner encore les études d'impacts.

Buildings represent 40 percents of the end-use energy. Thus, they constitute a key point of the energy saving policies. Recently, climate modeling systems that include a mesoscale atmospheric model, sophisticated urban parameterizations have been developed to account for the complexity of the urban climate and its interactions with the building energy loads. This study aims to assess the capability of such climate modeling systems to provide climate and energy guidelines to urban planners.For this, we used the research collaborative WRF/ARW-BEP+BEM climate modeling system and performed sensitivity tests considering the territory of the Eurodistrict in 2010, and then in 2030. The results reveal that the climate modeling system achieves estimating the building energy needs over the study area, but also indicate that the building energy needs are more sensitive to the building intrinsic properties and occupant behavior than to the urban forms and their induced urban heat island., Les bâtiments représentent 40 pourcents de la consommation finale d'énergie. Ils sont ainsi le fer de lance des politiques de réduction des dépenses énergétiques. Récemment, des systèmes de modèles climatiques qui incluent un modèle atmosphérique régional et des paramétrisations urbaines sophistiquées ont été développés. Ils considèrent la complexité de l’îlot de chaleur urbain et ses interactions avec les besoins énergétiques des bâtiments. Dans quelle mesure ces systèmes constituent-ils des outils d’aide à la décision pour les autorités locales ? Cette étude menée sur le territoire de l'Eurodistrict (Strasbourg-Kehl) en 2010, puis en 2030, à l’aide du système de modèles de climat WRF/ARW-BEP+BEM a démontré que si le système de modèles estimait de manière fiable les besoins en chauffage des bâtiments, ces derniers étaient davantage sensibles aux caractéristiques intrinsèques des bâtiments qu'aux formes urbaines et à l'îlot de chaleur urbain induit par ces formes.

The IPCC fourth assessment report indicates that European cities will be affected by climate changes throughout the 21st century, including heat waves growing more frequent and more intense. The urban heat island (UHI), which is the positive air temperature difference between the city center and the rural areas nearby, can strengthen the negative impact of heat waves in terms of thermal urban comfort, public health and cooling demand of buildings.In order to tackle the issue of climate change adaptation, qualitative information is already available for urban planners. However, most of the existing numerical models require skills and knowledge in urban climatology in order to use them and to analyze their output. Therefore, it is necessary to define new approaches and to produce information in order to evaluate quantitatively the climatic impact of different urban planning proposals. This thesis targeted to study the development possibilities of a climate assessment model designed for urban planning purpose. This work aimed to characterize the UHI phenomenon using high spatial resolution mobile measurements in the urban canopy, performed in the conurbation of Nancy. In order to spatially organize the urban climate analysis, a climatic classification (“Local Climate Zone”, “LCZ”) has been applied. The objective of this scheme is to build homogeneous zones in terms of climatic behavior and urban properties. Within a sample of thirteen zones, seven urban indicators – related to urban morphology and land use – have been calculated. These indicators helped to draw connections between urban areas and LCZ types from the classification. Several mobile measurements campaigns have been performed in the summertime using an instrumented vehicle, in order to observe the climatic patterns of LCZ. The individual analysis has shown homogeneous temperatures within each zone, while the comparison between the zones has highlighted that there are significant air temperature differences during the nighttime. The study of the daily temperature cycle has shown that LCZ behave similarly in the morning and the beginning of the afternoon, and demonstrate a two-phases cooling period during the night. In order to compare the nighttime cooling dynamic over several days, a climatic indicator has been created and correlated with the calculated urban indicators.The combination of LCZ classification and mobile measurements has allowed a detailed analysis of the UHI at various spatial scales. This simplified approach can provide quantitative data, and therefore can be used to develop a new decision-support tool adapted to the urban planners needs.; Le quatrième rapport d’avancement du GIEC (Groupe d’experts Intergouvernemental sur l’Évolution du Climat) indique que les villes européennes seront impactées par des modifications climatiques au cours du XXI siècle, avec notamment avec des épisodes caniculaires plus fréquents et plus intenses. L’îlot de chaleur urbain (ICU), défini comme l’anomalie positive de température d’air existant entre le centre d’une agglomération et les zones rurales environnantes, peut accentuer l’impact néfaste des canicules en matière d’inconfort thermique extérieur voire de risque sanitaire, et decharge de refroidissement des bâtiments.Afin de répondre au défi de l’adaptation au changement climatique, les aménageurs ont principalement accès à une information qualitative présentée sous forme de recommandations et de bonnes pratiques. La plupart des modèles numériques existants, de plus en plus performants, requièrent des connaissances et des compétences en climatologie urbaine pour les mettre en œuvre et analyser leurs sorties. Dans ce contexte, il est nécessaire de proposer aux aménageurs de nouvelles approches, produisant une information adaptée pour évaluer quantitativement l’impact climatique de différentes propositions d’aménagement.Cette thèse avait pour objectif d’étudier la faisabilité du développement d’un modèle de diagnostic climatique mobilisable pour les phases de planification urbaine. Le travail a consisté à caractériser le phénomène d’ICU à partir de mesures mobiles à haute résolution spatiale dans la canopée urbaine sur l’agglomération de Nancy.Dans le but de structurer spatialement l’analyse du climat urbain, une classification climatique (“Local Climate Zone”, “LCZ”) a tout d’abord été appliquée. L’objectif de cette classification est de construire des zones homogènes à la fois du point de vue climatique et du point de vue des caractéristiques urbaines. Au sein d’un échantillon réduit de treize zones, sept indicateurs urbains, relatifs à la morphologie urbaine et à l’occupation du sol, ont été calculés. Ces indicateurs ont permis d’établir des correspondances entre les fragments urbains de l’échantillon et les différentes typologies de la classification LCZ.Par la suite, plusieurs séries de mesures mobiles ont été effectuées en période estivale à l’aide d’un véhicule instrumenté, afin d’observer in situ les spécificités climatiques des LCZ recensées dans l’agglomération. L’analyse individuelle des zones climatiques a révélé que celles-ci sont relativement homogènes du point de vue thermique, particulièrement en période nocturne. La comparaison de l’ensemble des comportements thermiques a indiqué que les différences de température d’air entre LCZ sont significatives en période nocturne. L’étude du cycle journalier de température a permis d’observer que les LCZ présentent des températures d’air proches pendant la matinée et la majeure partie de l’après midi, et connaissent un refroidissement nocturne selon deux phases successives. Dans le but de comparer la dynamique de rafraîchissement nocturne sur plusieurs jours, un indicateur climatique a été proposé, puis mis en relation avec les indicateurs urbains calculés.L’association de la classification LCZ et de mesures mobiles a rendu possible l’analyse détaillée de l’ICU à différentes échelles spatiales. Cette approche “simplifiée” et pédagogique est en mesure de fournir une information quantitative, et peut de ce fait servir de base au développement d’un outil opérationnel de prise en compte du climat local à l’étape de conception du projet urbain.

With the aim of implementing climatic guidelines for planning purposes, the urban climate of each particular city must be assessed, particularly the frequency of unwanted climatic features, such as the Urban Heat Island (UHI). As the Lisbon “Mesoscale urban meteorological network” (CEG-IGOT-ULisboa) has been running since 2004, it is now possible to present statistical results about the UHI. It was calculated on an hourly basis as the difference between one of the “central” measurement points (Restauradores or Saldanha) and one of the eccentric points of the network (Carnide or Monsanto). UHI is more intense in summer (maximum hourly averages up to 6.3ºC) than in winter (up to 3.8ºC), and more intense during the night than during the day. In Lisbon, its causes are not only due to the modification of energy balance in urban areas, but also to the shelter effect from the prevailing and cold/cool North winds, due to the topography and the buildings., A ilha de calor em Lisboa. Estudo estatístico. Para informar as decisões sobre orientações climáticas para o ordenamento do território, é necessário conhecer o clima urbano de cada cidade, nomeadamente no que diz respeito à frequência de ocorrência de fenómenos considerados indesejáveis, como a ilha de calor (IC) urbana. Depois de 8 anos de funcionamento da “rede de mesoscala” de monitorização meteorológica em Lisboa (CEG-IGOT-ULisboa), é agora possível apresentar resultados estatísticos sobre a IC. É explicada metodologia de cálculo da intensidade da ilha de calor, pela diferença entre um dos postos “centrais” (Restauradores ou Saldanha) e um dos postos mais excêntricos (Carnide ou Monsanto). A IC é mais intensa e frequente no Verão (valor máximo horário: 6,3ºC) do que no Inverno (valor máximo: 3,8ºC) e é mais intensa de noite do que de dia. Em Lisboa, as causas da IC devem-se não só à modificação de parâmetros do balanço energético em meio urbano, como também ao efeito de abrigo de ventos dominantes frios ou frescos do quadrante Norte, proporcionado pela topografia e pelos próprios edifícios., Étude statistique de l’Îlot de chaleur À Lisbonne. La connaissance des climats urbains est nécessaire à une juste appréciation des décisions à prendre dans le cadre de l’aménagement du territoire, et surtout en ce qui concerne la fréquence des phénomènes dits indésirables, comme l’îlot de chaleur urbain (IC). Un réseau «d’échelle moyenne» d’observations météorologiques ayant fonctionné à Lisbonne de 2004 à 2012 (CEG-IGOT-ULisboa), on peut déjà présenter des résultats statistiques concernant l’IC. Le calcul de son intensité est basé sur la différence entre les données d’un poste «central» (Restauradores ou Saldanha) et celles d’un des postes les plus excentriques (Carnide ou Monsanto). L’îlot de chaleur est plus intense et plus fréquent en été (valeur maximale horaire de 6,3ºC), qu’en hiver (valeur maximale de 3,8ºC) et il est plus fort la nuit que le jour. À Lisbonne, les causes de l’IC sont dues non seulement aux modifications des paramètres de bilan énergétique liées au milieu urbain, mais encore à un effet d’abri (des très fréquents vents frais ou froids de secteur nord) qui résulte de la topographie et des constructions.

There are relatively few studies of urban climate in tropical areas and they rarely refer to aspects related to human comfort and hearth. Given the topographic/ geographic diversity of the few low- latitude cities where urban climate studies have been made, it is not possible at this stage of knowledge to draw any genera-lizations. But urban agglomerations cause measurable changes in the atmosphere immediately adjacent to them. Temperatures are increased, horizontal winds often slowed and humidity fields altered. All these characteristics may affect human comfort yet through the design of certain elements of the urban structure it is possible to modify in a predetermined way various features of the urban climate so as to produce a more pleasant environment., Les études de climatologie urbaine en zone intertropicale sont peu nombreuses et elles font rarement référence aux répercussions du climat sur le confort humain ou sur la santé. De plus, en l'état actuel des connaissances, la diversité topographique et géographique des villes des basses latitudes qui ont fart l'objet de telles recherches interdit toute généralisation. Il n'empêche que les agglomérations urbaines entraînent des changements mesurables dans l'atmosphère qui leur est immédiatement adjacente. Les températures sont majorées, les vents souvent ralentis et le champ hygrométrique altéré. Toutes ces caractéristiques peuvent affecter le confort humain mais l'aménagement de certains des éléments de la structure urbaine rend possible la modification dans un sens prédéfini de différents éléments du climat de ces villes, de façon à créer un environnement moins inconfortable., Besancenot Jean-Pierre. Climat, confort, santé et aménagement des villes tropicales / Climate, comfort, health and the development of tropical towns. In: Revue de géographie de Lyon, vol. 72, n°4, 1997. Le climat urbain. pp. 323-331.

International audience; As a 30 years various measurements synthesis (ground surface, air at 2 m high, airflow above the town) this paper is related with an inductive approach, leading into a statistical modeling. It shows that the urban climate of Nice is conditionned by topoclimatic mecanisms, linked to the town but also to relief and sea-land interface. The thermal breezes regime, almost tyrannical, controls climatic variables, and therefore influences strongly urban people life, drawing spatial climatic contrasts inside the town.; Synthèse de 30 années de mesures diverses (surface, air à 2 m sur sol, air au-dessus de la ville) dans une approche inductive débouchant sur une modélisation statistique, cet article montre à quel point le climat urbain de la ville de Nice est conditionné par les mécanismes topoclimatiques, liés à la ville, mais aussi au relief et au contact terre-mer. Le régime de brises thermiques, presque tyrannique, contrôle les variables climatiques et influence donc fortement la vie des citadins niçois, en dessinant des contrastes climatiques spatiaux à l'intérieur de la ville

International audience; As a 30 years various measurements synthesis (ground surface, air at 2 m high, airflow above the town) this paper is related with an inductive approach, leading into a statistical modeling. It shows that the urban climate of Nice is conditionned by topoclimatic mecanisms, linked to the town but also to relief and sea-land interface. The thermal breezes regime, almost tyrannical, controls climatic variables, and therefore influences strongly urban people life, drawing spatial climatic contrasts inside the town.; Synthèse de 30 années de mesures diverses (surface, air à 2 m sur sol, air au-dessus de la ville) dans une approche inductive débouchant sur une modélisation statistique, cet article montre à quel point le climat urbain de la ville de Nice est conditionné par les mécanismes topoclimatiques, liés à la ville, mais aussi au relief et au contact terre-mer. Le régime de brises thermiques, presque tyrannique, contrôle les variables climatiques et influence donc fortement la vie des citadins niçois, en dessinant des contrastes climatiques spatiaux à l'intérieur de la ville

In 2010, the mean difference of temperature between urban and rural areas is 1.3°C to Rennes (France).This disparity is due to the urban heat island (UHI), it affects the daily temperatures by the weather condition encountered. The UHI is evaluated by three methods : difference between the daily minimum temperature, difference between net temperature and difference between average gross temperature. With wind speeds, solar radiations and rainfalls, these weather factors are connected with UHI for one year. Results confirm the impact of weather factors on the UHI intensity, however the great variability prevents to classify clearly each element. This study is carried out with local community in order to plan the mitigation of the climate change., A Rennes pour l'année 2010, la différence de température moyenne entre le centre-ville ancien et la campagne avoisinante est de 1.3°C. Cet écart moyen sur une année résulte de la formation de l'îlot de chaleur urbain (ICU), marqué quotidiennement de façon plus ou moins intense selon le type de temps rencontré. L'évaluation de l'ICU est réalisée par trois méthodes différentes : l'écart de température quotidien est mesuré en ne tenant compte que des minimales, puis de l'écart moyen net et enfin de l'écart moyen brut. A partir des mesures du vent, de l'insolation et de la pluviométrie, ces différents facteurs du type de temps sont mis en relation avec l'ICU observé à l'échelle de l'année 2010. Les écarts obtenus confirment l'importance de ces éléments météorologiques sur l'intensité de l'ICU mais leur variabilité ne permet pas d'établir précisément le poids de chaque facteur. Cette étude s'inscrit dans le volet d'adaptation au changement climatique réalisée avec la Communauté d'Agglomération de Rennes Métropole.

The IPCC fourth assessment report indicates that European cities will be affected by climate changes throughout the 21st century, including heat waves growing more frequent and more intense. The urban heat island (UHI), which is the positive air temperature difference between the city center and the rural areas nearby, can strengthen the negative impact of heat waves in terms of thermal urban comfort, public health and cooling demand of buildings.In order to tackle the issue of climate change adaptation, qualitative information is already available for urban planners. However, most of the existing numerical models require skills and knowledge in urban climatology in order to use them and to analyze their output. Therefore, it is necessary to define new approaches and to produce information in order to evaluate quantitatively the climatic impact of different urban planning proposals. This thesis targeted to study the development possibilities of a climate assessment model designed for urban planning purpose. This work aimed to characterize the UHI phenomenon using high spatial resolution mobile measurements in the urban canopy, performed in the conurbation of Nancy. In order to spatially organize the urban climate analysis, a climatic classification (“Local Climate Zone”, “LCZ”) has been applied. The objective of this scheme is to build homogeneous zones in terms of climatic behavior and urban properties. Within a sample of thirteen zones, seven urban indicators – related to urban morphology and land use – have been calculated. These indicators helped to draw connections between urban areas and LCZ types from the classification. Several mobile measurements campaigns have been performed in the summertime using an instrumented vehicle, in order to observe the climatic patterns of LCZ. The individual analysis has shown homogeneous temperatures within each zone, while the comparison between the zones has highlighted that there are significant air temperature differences during the nighttime. The study of the daily temperature cycle has shown that LCZ behave similarly in the morning and the beginning of the afternoon, and demonstrate a two-phases cooling period during the night. In order to compare the nighttime cooling dynamic over several days, a climatic indicator has been created and correlated with the calculated urban indicators.The combination of LCZ classification and mobile measurements has allowed a detailed analysis of the UHI at various spatial scales. This simplified approach can provide quantitative data, and therefore can be used to develop a new decision-support tool adapted to the urban planners needs.; Le quatrième rapport d’avancement du GIEC (Groupe d’experts Intergouvernemental sur l’Évolution du Climat) indique que les villes européennes seront impactées par des modifications climatiques au cours du XXI siècle, avec notamment avec des épisodes caniculaires plus fréquents et plus intenses. L’îlot de chaleur urbain (ICU), défini comme l’anomalie positive de température d’air existant entre le centre d’une agglomération et les zones rurales environnantes, peut accentuer l’impact néfaste des canicules en matière d’inconfort thermique extérieur voire de risque sanitaire, et decharge de refroidissement des bâtiments.Afin de répondre au défi de l’adaptation au changement climatique, les aménageurs ont principalement accès à une information qualitative présentée sous forme de recommandations et de bonnes pratiques. La plupart des modèles numériques existants, de plus en plus performants, requièrent des connaissances et des compétences en climatologie urbaine pour les mettre en œuvre et analyser leurs sorties. Dans ce contexte, il est nécessaire de proposer aux aménageurs de nouvelles approches, produisant une information adaptée pour évaluer quantitativement l’impact climatique de différentes propositions d’aménagement.Cette thèse avait pour objectif d’étudier la faisabilité du développement d’un modèle de diagnostic climatique mobilisable pour les phases de planification urbaine. Le travail a consisté à caractériser le phénomène d’ICU à partir de mesures mobiles à haute résolution spatiale dans la canopée urbaine sur l’agglomération de Nancy.Dans le but de structurer spatialement l’analyse du climat urbain, une classification climatique (“Local Climate Zone”, “LCZ”) a tout d’abord été appliquée. L’objectif de cette classification est de construire des zones homogènes à la fois du point de vue climatique et du point de vue des caractéristiques urbaines. Au sein d’un échantillon réduit de treize zones, sept indicateurs urbains, relatifs à la morphologie urbaine et à l’occupation du sol, ont été calculés. Ces indicateurs ont permis d’établir des correspondances entre les fragments urbains de l’échantillon et les différentes typologies de la classification LCZ.Par la suite, plusieurs séries de mesures mobiles ont été effectuées en période estivale à l’aide d’un véhicule instrumenté, afin d’observer in situ les spécificités climatiques des LCZ recensées dans l’agglomération. L’analyse individuelle des zones climatiques a révélé que celles-ci sont relativement homogènes du point de vue thermique, particulièrement en période nocturne. La comparaison de l’ensemble des comportements thermiques a indiqué que les différences de température d’air entre LCZ sont significatives en période nocturne. L’étude du cycle journalier de température a permis d’observer que les LCZ présentent des températures d’air proches pendant la matinée et la majeure partie de l’après midi, et connaissent un refroidissement nocturne selon deux phases successives. Dans le but de comparer la dynamique de rafraîchissement nocturne sur plusieurs jours, un indicateur climatique a été proposé, puis mis en relation avec les indicateurs urbains calculés.L’association de la classification LCZ et de mesures mobiles a rendu possible l’analyse détaillée de l’ICU à différentes échelles spatiales. Cette approche “simplifiée” et pédagogique est en mesure de fournir une information quantitative, et peut de ce fait servir de base au développement d’un outil opérationnel de prise en compte du climat local à l’étape de conception du projet urbain.