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Mise au point d'une méthode de mesure sur les indices de confort : étude menée sur la ville de Strasbourg (france)

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par Thibaut FILLIOL
Université de Strasbourg (UDS) - Master 1 de Géographie environnementale 2015
  

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Thibaut FILLIOL

Mémoire de Master 1

Année universitaire 2014-2015

Mise au point d'une méthode de mesure des indices de confort
Etude menée sur la ville de Strasbourg

Université de Strasbourg

Faculté de Géographie et d'aménagement du territoire
Master Géographie environnementale

Sous la direction de : Georges Najjar & Pierre Kastendeuch

Autres membres du jury : Christophe Enaux (responsable du Master) et Pascal Handschumacher

2

Remerciements

Pour commencer, je tenais à adresser mes remerciements au directeur du laboratoire ICUBE, Mr. Michel de Mathelin, sans qui ce travail de mémoire n'aurait pu avoir lieu.

Je remercie également mes deux maîtres de stage, Mr. Georges Najjar et Mr. Pierre Kastendeuch, pour leur aide précieuse et leur implication dans le travail mené, ainsi que toute l'équipe TRIO du laboratoire ICUBE, plus particulièrement Mr. Raphael Luhahe et Mr. Jérôme Colin.

Mention spéciale à notre « couteau suisse », Mr. Francis Bruckmann, notamment pour la construction du dispositif de mesures mobiles.

J'adresse également mes remerciements à Nathalia Phillips, camarade de M2, pour son aide à la fois sur le terrain et en dehors. Cela a rendu l'élaboration du mémoire plus conviviale.

Enfin, je remercie tous les étudiants de Licence 3 ayant participé aux premières mesures de ce travail, ainsi qu'à ma famille et à mes amis pour leurs précieuses relectures.

3

Résumé - Abstract

Dans un contexte actuel d'urbanisation croissante et de changement climatique, le confort thermique apparait comme une des clés prenant de plus en plus d'importance au sein des espaces urbains et publics. Cette problématique s'établit dans le cadre de la climatologie urbaine, qui a d'ores et déjà permis d'isoler la végétation comme un facteur bénéfique non négligeable pour lutter contre les fortes chaleurs en agglomération. Mais qu'en est-il des espaces aquatiques encore trop peu exploités ou de la morphologie urbaine ? La bioclimatologie suscite un intérêt récent, essentiellement depuis l'évènement caniculaire de 2003. Elle s'intéresse notamment aux interactions homme/climat par l'intermédiaire d'indices de confort. Ces indices nécessitent l'acquisition de nombreux appareils de mesure et d'une stratégie expérimentale précise, mise au point dans ce travail, mais malheureusement trop peu présente au sein de la littérature scientifique.

Mots-clés : climatologie urbaine, indices de confort, confort thermique, méthodologie expérimentale.

In a current situation of growing urbanization and climate change, the thermal comfort appears as one of the keys taking more and more importance within urban and public spaces. This problematic settles in the context of urban climatology which in already allowed to insulate the vegetation as a significal beneficial factor to strive against heavy heats in agglomeration. But what about aquatic spaces often too unexploited or urban morphology ? This yet recent field that is the bioclimatology especially takes interest in the interactions between the mankind and the climate through comfort index. These indexes requires the aquisition of many measuring devices thus a precise experimental strategy issue in this work, but unfortunately too often absent in the scientifical literature.

Keywords : urban climatology, comfort index, thermal comfort, experimental methodology.

Table des matières

Remerciements

Résumé - Abstract

Table des matières

Introduction

2

3

4

6

I.

Connaissances actuelles et état de l'art

8

 

1. Climat urbain, bioclimatologie humaine et indices de confort associés

8

 
 

1.1. Les caractéristiques du climat urbain

8

 
 

A. Au niveau des températures : îlot de chaleur urbain

8

 
 

A.1. Définition

8

 
 

A.2. Les facteurs qui influencent l'îlot de chaleur urbain

9

 
 

B. Au niveau des autres paramètres climatiques

10

 
 

B.1. Le vent

10

 
 

B.2. Les précipitations et l'humidité relative

11

 
 

C. Le rôle de la végétation sur l'ambiance thermique urbaine

11

 
 

1.2. La bioclimatologie humaine et le confort thermique

12

 
 

A. Définitions et généralités

12

 
 

B. Les indices de confort humain

13

 
 

B.1. Les indices simples

14

 
 

a. ET - Effective temperature (Houghten & Yagloglou, 1923)

14

 
 

b. HI - Heat index (Steadman, 1979)

15

 
 
 

c. Humidex (Masterson & Richardson, 1979)

16

 
 

i. Calcul du point de rosée

16

 
 

d. WBGT - Wet bulb globe temperature (1956)

17

 
 

B.2. Les indices rationnels

19

 
 

a. PET - Physiological equivalent temperature (Höppe, 1999)

19

 
 

b. UTCI - Universal thermal climate index

20

 
 

i. Température moyenne radiante (Tmrt)

20

 
 

B.3. Comparaison entre les deux sortes d'indice (de Blazejczyk & al., 2010)

21

II.

Matériel et méthodologie expérimentale

23

 

1. Le dispositif de mesure : mesures mobiles

23

 
 

1.1. Les charrettes

23

 
 

1.2. Procédure de mesure

24

 

2.

Appareillage des charrettes

25

 
 

2.1. Température de l'air et humidité

25

 
 
 

4

5

2.2. Température ambiante : globe gris et globe noir 26

A. Comparaison des deux globes et de Tmrt 27

2.3. Rayonnement net 33

2.4. Vitesse et direction du vent 34

A. Analyse de l'influence du vent sur les indices ET et UTCI 35

3. Comparaison des charrettes 38

4. Stratégie expérimentale de mesure 41

4.1. Influence de la végétation 42

A. Jardin de l'université et campus de l'Esplanade 42

4.2. Influence de la végétation et de l'eau 44

A. Gallia - République - Broglie 44

B. Place Kléber et environs 47

C. Place de la Cathédrale 51

D. Malraux - Rive étoile 52

4.3. Influence de la morphologie urbaine 54

A. Rues de Sellenick et du Général Rapp 54

III. Difficultés rencontrées, résultats et perspectives 55

1. Difficultés rencontrées 55

2. Résultats et perspectives 56

Conclusion 61

Bibliographie 63

1. Références citées dans le texte 63

2. Sites internet & fiches techniques 65

3. Lectures complémentaires 66

Annexes 68

6

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"Un démenti, si pauvre qu'il soit, rassure les sots et déroute les incrédules"   Talleyrand