Impact de la topographie et de la circulation atmosphérique sur l’îlot de chaleur urbain en situation de canicule (Dijon, France)
Résumé
Heatwaves and hot days lead to increased thermal stress, and the latter is potentially exacerbated in urban areas. We examine here the combination of these phenomena using a dense network of air temperature observations in Dijon (northeastern France) over the 2014-2021 period. To that end, we analyze (i) local-scale to synoptic-scale atmospheric circulation and (ii) local factors (landuse and topography) influencing the temperature. The five heatwaves that occurred during the period last 4 to 5 days and are associated with large-scale atmospheric blocking, that also favor thermal inversions. Out of the 24 nights under study, 60% are characterized by an urban heat island (UHI) above +3°C and a thermal inversion often exceeding 0.5°C/100 m under calm wind conditions (<2 m/s); 30% by an UHI below +2°C and an adiabatic gradient under windy conditions (>2 m/s); and 10% by a weak UHI, a weak thermal inversion and variable wind conditions. Similar statistics are obtained for the 105 hot days of the period. Heatwaves and hot days are conducive to two contrasted spatial patterns depending on wind conditions. Windy conditions (>2 m/s) act to ventilate urban heat excess and limit topographic influence. This results in homogeneous air temperature across the study area. In contrast, calm conditions (wind <2 m/s) act to maximize the influence of landuse and topography, leading to heat excess in the city and over the plateau west of it and relative coldness in the plain, east of the city, and along the river valley crossing the city from north-west to south-east. Mobilizing this natural cold axis provides an opportunity to damp UHI or, at least, promote cold islands in the city center. This study points out the complementarity of observational networks monitoring the urban climate with atmospheric circulation and surface properties, to quantify the influence of the various driving mechanisms that modulate air temperature and its spatial variability.
Canicules et fortes chaleurs induisent un stress thermique potentiellement accru en milieu urbain. Nous examinons ici la combinaison de ces différents éléments à Dijon, à partir d’un réseau dense de stations avec des mesures horaires sur la période 2014-2021. Pour cela, nous mettons en œuvre une analyse (i) de la circulation atmosphérique synoptique et locale et (ii) des déterminants géophysiques (occupation du sol et topographie). Les cinq canicules détectées persistent 4 à 5 jours et sont associées à des situations de blocage atmosphérique de large échelle favorisant le développement d’inversions thermiques. Sur les 24 nuits étudiées : 60% sont caractérisées par un Îlot de Chaleur Urbain (ICU) excédant +3°C, une inversion thermique souvent supérieure à 0,5°C/100 m et un vent faible (<2 m/s); 30% par un ICU plafonnant à +2°C, un gradient adiabatique et un vent non négligeable (>2 m/s); 10% par un faible ICU, une faible inversion thermique et des conditions de vent variables. Des statistiques comparables sont obtenues par jours de fortes chaleurs (105 jours). Canicules et fortes chaleurs sont associées à deux structures contrastées en fonction des conditions de vent. Un vent non négligeable (>2 m/s) contribue à ventiler l’excès de chaleur de la ville et à limiter le contrôle de la topographie. En résultent des températures très homogènes sur l’ensemble de l’aire d’étude. Au contraire, un vent faible (<2 m/s) maximise le contrôle de l’occupation du sol et de la topographie sur la température de l’air. En résulte un excès de chaleur en ville. La plaine, à l’est, est relativement plus fraîche que le plateau à l’ouest, de même qu’un axe traversant l’agglomération le long du talweg et du cours d’eau (vallée de l’Ouche). Cet axe frais naturel limite l’ICU ou, a minima, favorise de relatifs Îlots de Fraîcheur Urbains nocturnes. Cette étude montre la pertinence de l’analyse combinée d’un réseau de mesures de la température de l’air, de la circulation atmosphérique et des descripteurs géophysiques pour mettre à jour les déterminants de la température de l’air et la spatialiser.
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