Carte de confort thermique (UTCI)

L'onglet « Confort thermique (UTCI) » combine le fichier météo, la simulation du vent, l'ombre des bâtiments et des arbres et la nature du sol pour calculer l'UTCI en chaque point, et le dessine en classes de stress thermique.

Présentation

La carte de confort thermique sert à décider, en phase d'esquisse, si un espace extérieur est un lieu où l'on peut s'asseoir en été. Cette question s'étudie d'ordinaire avec des outils spécialisés comme SOLWEIG ou ENVI-met. La plupart des entrées sont des résultats déjà produits par les autres onglets ; aucune donnée nouvelle n'est téléchargée.

Sur le terrain d'exemple (La Défense, Courbevoie), seuls les réglages déjà calculés sont disponibles. Sur un autre terrain, le calcul demande un compte et le pass Pro.

Utilisation

1. Choisissez un terrain et un rayon, puis générez les planches.
2. Dans l'onglet « Confort thermique (UTCI) », choisissez la période : « Été » (par défaut), « Printemps », « Automne », « Hiver » ou « Annuel ».
3. Choisissez l'heure : « 10:00 », « 14:00 » (par défaut) ou « 18:00 ».
4. Cliquez sur « Calculer ».

Les heures sont en heure normale (CET), sans heure d'été : en été, 14:00 du calcul correspond à 15:00 à la montre. Si une simulation de vent existe déjà pour le même terrain et la même période, le calcul prend quelques secondes. Sinon, la simulation de vent s'exécute d'abord ; l'écran indique « Calcul du vent, puis du confort thermique ».

Réglages

Méthode de calcul

Indice UTCI et classes

L'UTCI (Universal Thermal Climate Index, indice universel de climat thermique) réunit la température de l'air, l'humidité, la vitesse du vent et le rayonnement en une seule température ressentie, en °C. Il se définit comme la température de l'air qui, dans un environnement de référence (sans vent, à l'ombre, humidité de 50 %), produit la même réponse physiologique. Il a été établi dans le cadre de la COST Action 730 (Bröde et al., 2012).

Au-delà de 46 °C, l'échelle UTCI parle de stress extrême dû à la chaleur ; en dessous de 0 °C, les classes de froid (modéré, fort, très fort, extrême) se définissent de la même façon et servent au calcul d'hiver. La carte garde les limites officielles (9, 26, 32, 38 et 46 °C) et subdivise chaque intervalle en pas de 3 à 4 °C, afin de distinguer deux places qui tomberaient dans la même classe par un après-midi d'été.

Entrées

Les quatre entrées donnent en chaque point la température radiante moyenne (rayonnement direct reçu au soleil, rayonnement diffus selon le ciel visible, réflexion du sol, rayonnement de grande longueur d'onde du ciel, des parois et du sol). Elle se combine à la température, à l'humidité et au vent pour donner l'UTCI. La formule de l'UTCI est un polynôme du 6e degré à 210 termes. Elle est reprise telle quelle de l'implémentation publique pythermalcomfort (licence MIT), et 9 cas de la table de validation publique sont vérifiés dans le code à chaque exécution (tolérance 0,1 °C). La vitesse du vent est bornée à l'intervalle de validité de l'indice, de 0,5 à 17 m/s.

Ombre des arbres

Sans l'ombre des houppiers, un parc se calcule comme la ville bâtie : l'essentiel de la fraîcheur d'un parc vient de ses arbres, bien plus que du sol végétal. En France, les arbres sont détectés sur l'orthophotographie infrarouge couleur de l'IGN (BD ORTHO® IRC) : indice de végétation NDVI d'au moins 0,25, et hauteur d'au moins 2 m dans le modèle numérique de hauteur du LiDAR HD (MNH). Les toits et les surfaces en eau sont exclus. La détection a été comparée à Belleville avec l'inventaire des arbres de la Ville de Paris : 91,5 % des arbres de l'inventaire ont un houppier détecté à moins de 3 m.

La hauteur de chaque houppier est celle du LiDAR HD, moyennée par maille de 4 m. Là où le LiDAR HD manque, la hauteur est supposée égale à 8 m, et le cartouche de la planche le signale. L'ombre d'un arbre n'est pas complète : elle laisse passer 15 % du rayonnement direct (transmittance 0,15). Sous un houppier, le ciel visible est plafonné à 0,30. La personne qui se tient sous l'arbre est placée au sol, pas au sommet du houppier ; sans cette précaution, le dessous d'un arbre compterait comme ensoleillé.

Lecture du résultat

La valeur d'UTCI en un point (par exemple 35,1 °C ici) n'est pas garantie par l'outil. Le résultat sert à comparer des lieux entre eux : une rue à l'ombre en vert, une place au soleil en rouge, le changement de couleur où une rangée d'arbres s'arrête. La carte se lit aussi en comparant les périodes, les heures et les variantes d'implantation sur le même terrain.

Limites

Biais et omissions connus, avec le sens de chacun :

• Vent à hauteur de piéton trop faible : la simulation donne près du sol un vent plus faible que le vent réel. Sur les exemples de Séoul et de Tokyo, 81 à 89 % des cellules sont calculées avec le vent le plus faible qu'accepte la formule de l'UTCI (0,5 m/s) ; l'effet rafraîchissant du vent est donc presque absent. Les lieux ouverts et ventés peuvent sortir plus chauds que la réalité (moins froids en hiver). Biais vers le chaud.
• Arbres : la même ombre s'applique à toutes les saisons et à toutes les essences ; la végétation à l'ombre peut échapper à la détection (indice NDVI affaibli), ce que les zones de végétation de la BD TOPO® compensent en partie ; les arbres de moins de 2 m ne comptent pas. Sens variable selon le lieu.
• Pelouses : une pelouse sans arbre et absente des zones de végétation de la BD TOPO® compte comme sol minéral. Biais vers le chaud.
• Propriétés des surfaces : l'albédo et l'échauffement de l'asphalte, du béton et de l'herbe sont des valeurs de la littérature, pas des mesures. Pour la même raison, aucune carte de température de surface n'est produite.
• Hauteurs des bâtiments : la même carte que pour le vent (gouttière à Paris, estimation par le nombre d'étages ou 3 m quand la hauteur manque).

L'image enregistrée avec « Enregistrer en PNG » porte un cartouche : simulation indicative, propriétés des surfaces issues de la littérature, hauteur des arbres mesurée par LiDAR HD ou supposée de 8 m, et consigne de comparer les lieux sans citer les chiffres. « Planche seule (PNG) » retire ce cartouche : ajoutez alors la légende vous-même.

Sources des données

Guides associés

• Vent
• Arbres
• Durée d'ensoleillement
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Générer les schémas