in situ
approche thermique située
Comment fonctionne un site thermique ?
La chaleur ne disparaît pas. Elle circule
MIEUX APPREHENDER COMMENT SE FORMENT LES MICROCLIMATS CANICULAIRES
Un site ne se résume pas à une température.
Il fonctionne comme un système d’échanges entre le sol, les surfaces, l’air et le ciel.
C’est dans ces échanges que se forment les microclimats locaux.
La chaleur circule
Un site reçoit, transforme et redistribue de l’énergie en permanence.
Une partie est absorbée par les surfaces.
Une autre est transmise à l’air.
Une autre encore est émise vers le ciel.
Ces flux circulent entre le sol, l’air et l’atmosphère.
La chaleur ne disparaît pas.
Elle circule.
L’équilibre dépend de la capacité du site à laisser circuler et s’évacuer ces flux.
Quand l’air bouge… mais qu’il reste confiné
Le mouvement de l’air n’entraîne pas forcément la chaleur avec lui.
Lorsque l’atmosphère devient stable, les mouvements verticaux s’apaisent.
La chaleur reste alors près du sol, sans trouver de chemin vers l’atmosphère libre.
C’est précisément dans ces configurations que se développent les épisodes de canicule.
​
Le mouvement de l’air peut alors être trompeur : il ne signifie pas que la chaleur s’évacue.
​
Lorsque l’air reste confiné dans les basses couches,
le système s’agite mais ne se connecte pas aux couches supérieures :
la chaleur circule… sans s’échapper.
Elles révèlent les limites du site lui-même à évacuer la chaleur.
​
On ne peut pas confondre circulation et dissipation de la chaleur.
​
La chaleur ne disparaît jamais.
Elle circule.
« Quand le ciel bas et lourd pèse comme un couvercle… »
— Charles Baudelaire
Le mouvement de l’air ne suffit pas toujours à évacuer la chaleur
La chaleur peut circuler près du sol
sans trouver d’issue vers le ciel
la chaleur peut s'accumuler
Lorsque la chaleur ne trouve plus de chemin pour s’évacuer,
elle commence à s’accumuler.
Nuit après nuit, épisode après épisode,
une partie de l’énergie reste dans le sol, les surfaces et dans l’air proche.
Cette accumulation peut être progressive, imperceptible au départ.
On parle alors de dérive thermique.
Elle finit par modifier le fonctionnement thermique du site.
Un site devient sensible lorsque les apports dépassent durablement sa capacité d’évacuation.
Ces situations ne sont pas théoriques.
Elles s’observent dans les territoires.
L’évacuation devient insuffisante.
La chaleur s’accumule.
Plan du Bois de Vincennes PARIS
Canyon urbain - San Francisco dountown
Métropole d'Orléans
Le site évacue efficacement la chaleur
L’équilibre thermique se maintient​
La lecture thermique
permet de piloter les flux
Lire un site thermique
Les phénomènes thermiques qui concernent les territoires se jouent dans une zone particulière de l’atmosphère : la couche limite atmosphérique.
​
Dans cette zone proche du sol, la chaleur est mise en mouvement, transformée et redistribuée.
Le vent et la turbulence la transportent,
le rayonnement permet son échange avec le ciel,
l’humidité mobilise une partie de l’énergie,
les surfaces — par leurs propriétés — absorbent, stockent ou réémettent.
Les projets d’aménagement modifient directement ces mécanismes.
Ces mécanismes déterminent si la chaleur peut s’évacuer… ou pas
La chaleur peut circuler dans l’air sans quitter le site.
Seul son transfert vers l’atmosphère libre permet une dissipation durable
Relief, air et surfaces organisent le devenir de la chaleur.
Le paysage se lit :
un relief structurant
une accumulation d’air froid et humide
un village en position dominante
une stratification de l’atmosphère
Un point de bascule
Dans un site équilibré, la chaleur accumulée le jour est évacuée la nuit.
Le cycle thermique se referme.
​
Mais cet équilibre dépend de la capacité du site à évacuer la chaleur.
​
Lorsque l’évacuation nocturne ne compense plus tout à fait la chaleur reçue ou produite pendant la journée,
une part de chaleur reste piégée dans le site.
​
Si cette situation se répète, ce résidu s’ajoute d’un cycle à l’autre.
La chaleur s’accumule, le fonctionnement thermique évolue.
Progressivement, les marges d’évacuation se réduisent.
Jusqu’à atteindre une limite.
C’est à ce moment qu’un seuil est franchi :
le site entre dans une logique de dérive thermique.
​
Ce seuil traduit une limite physique : la capacité du site à évacuer la chaleur.
​
Cette capacité peut être lue, évaluée et mobilisée.
Comment passer de cette lecture à l’action ?
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Une capacité d’évacuation insuffisante peut enclencher une dynamique d’accumulation thermique.
Dans un contexte de réchauffement et de périodes de grandes chaleurs,
cette situation n’est plus exceptionnelle.
Elle devient un enjeu d’adaptation.
​
Les projets doivent être pensés en fonction de la capacité du site à évacuer la chaleur.
​
Lire la couche limite permet d’anticiper ces bascules,
d’identifier les points de seuil
et d’orienter les choix d’aménagement en conséquence.
​
La physique devient alors directement mobilisable dans la décision.
Comment lire concrètement un site et agir à partir de ces éléments ?
Indicateurs, lecture des flux
et outils d’aide à la décision
Que devient la chaleur quand elle arrive sur un site ?
Entre le sol, les surfaces, l’air et le ciel, l’énergie circule, se transforme, se stocke… ou s’accumule.
Que regarde-t-on vraiment quand on parle de chaleur ?
La température donne une image à un instant donné.
Elle ne dit ni d’où vient l’énergie, ni où elle va, ni si elle peut encore sortir.
​
Ce qui compte, c’est le bilan entre :
-
ce qui entre,
-
ce qui circule,
-
ce qui se stocke,
-
ce qui s’évacue.​
Un site peut paraître stable tout en ayant déjà perdu sa capacité d’export.
Un autre peut recevoir beaucoup d’énergie et rester robuste.
Comment la chaleur circule ?
Un site fonctionne comme un système d’échanges entre le sol, l’air et le ciel.
Un site fonctionne comme un système d’échanges :
​
-
rayonnement solaire absorbé,
-
émission infrarouge vers le ciel,
-
convection avec l’air,
-
évaporation quand l’eau est disponible,
-
stockage dans le sol et les matériaux,
-
échanges latéraux avec l’environnement.
Le comportement thermique dépend alors d’une seule chose :
la capacité à exporter cette énergie hors du système local.
​
Cette capacité varie avec :
​
-
l’ouverture vers le ciel,
-
la stabilité atmosphérique,
-
le vent et la turbulence,
-
l’humidité,
-
la géométrie du site,
-
les propriétés des surfaces.
Apports – exports = énergie qui reste
Quand l’air bouge…
Quand l’air bouge, la chaleur part-elle vraiment ?
​
Pas toujours.
​
Dans certaines situations — nuit claire, vent faible, atmosphère stable — les mouvements d’air restent confinés près du sol.
La chaleur circule… mais ne s’évacue pas vers l’atmosphère libre.
​
Conséquence directe :
un site peut échanger sans réellement dissiper.
​
C’est là que se joue la différence entre :
-
agitation locale,
-
transport réel,
-
dissipation effective.
Quelle capacité reste-t-il
quand les conditions deviennent contraignantes ?
Un site encaisse les variations tant que sa capacité d’export reste supérieure aux flux qu’il reçoit.
Quand cette capacité diminue : l’équilibre devient dépendant des conditions météo, une partie de l’énergie reste, les cycles s’accumulent.
​
À partir de quand un projet modifie-t-il réellement son environnement ?
​Tout dépend du rapport entre :
-
le flux injecté,
-
la capacité d’évacuation locale,
-
et la taille du système concerné.​
Dans un régime ventilé, quelques W/m² passent inaperçus.
Dans un régime stable, ces mêmes flux peuvent s’accumuler nuit après nuit.
Que fait concrètement l’Approche Thermique Située ?
​Elle lit les projets comme des transformations d’un système thermique local.
​
Elle pose quatre questions simples :
-
Que reçoit le site ?
-
Que peut-il exporter ?
-
Que stocke-t-il ?
-
Quelle marge reste-t-il en régime contraint ?​
Cette lecture permet d’identifier :
-
un équilibre,
-
une accumulation,
-
une transformation maîtrisée.
Observer, comprendre, situer : du sol à l’atmosphère, jusqu’à l’espace.
Lire les flux. Agir juste.
L’APPROCHE THERMIQUE SITUÉE
PHYSIQUE DES FLUX
vers les outils de décision
Méthodologie
Comprendre la dynamique thermique propre à chaque site
Des Indicateurs thermiques
Transformer la physique des flux en outils de décision
Les territoires reçoivent en permanence de l’énergie.
Une question d'équilibre
Une approche multi échelles et multi physiques
L’Approche Thermique Située relie plusieurs échelles d’analyse
Vers l'aide à la décision...
Chaque concept correspond à un outil d’analyse de l’Approche Thermique Située.
UNE APPROCHE SITUEE
Les phénomènes thermiques qui concernent les territoires se jouent dans une zone particulière de l’atmosphère : la couche limite atmosphérique.
C’est là que se rencontrent le sol, les surfaces aménagées, l’air proche, le rayonnement solaire et le rayonnement infrarouge.
Les projets d’aménagement — bâtiments, ombrières, infrastructures ou surfaces minérales — y agissent comme des systèmes thermiques ouverts, recevant et dissipant en permanence de l’énergie.
Le schéma ci-contre illustre ce principe :les surfaces reçoivent des flux énergétiques entrants (rayonnement solaire et apports anthropiques) et dissipent de l’énergie vers l’atmosphère sous forme de rayonnement thermique et de convection.
Le site comme système thermique ouvert
Bilan simplifié des flux entrants, du stockage thermique et de la dissipation vers l’atmosphère.
​
Lorsque les flux entrants deviennent supérieurs à la capacité dissipative du site, une accumulation thermique peut apparaître dans le sol et les surfaces.
L’Approche Thermique Située consiste à observer ces échanges là où ils se produisent, puis à les traduire en outils d’analyse permettant de comprendre la dynamique thermique réelle des projets et de leur environnement.
UNE QUESTION D'EQUILIBRE
​​​
Les territoires reçoivent en permanence de l’énergie.
Mais la question thermique essentielle n’est pas seulement celle de l’énergie reçue, elle réside dans la capacité réelle d’un site à évacuer cette énergie vers l’atmosphère et l’espace.
Dans certaines configurations, un projet peut modifier cette capacité d’export thermique.
Il devient alors thermiquement structurant : non seulement par sa surface ou sa fonction, mais par son effet sur le régime thermique local.
Comprendre cet équilibre entre apports, stockage et dissipation est l’un des objectifs centraux de l’initiative IN SITU.
UNE APPROCHE MULTI-ÉCHELLES ET MULTI-PHYSIQUES
L’Approche Thermique Située relie plusieurs échelles d’analyse :
l’échelle du site
l’échelle de la couche limite
l’échelle de l’épisode thermique
et, dans certains cas, l’échelle de la dérive saisonnière.
​
Elle articule également plusieurs physiques :
rayonnement
conduction
convection
turbulence
transport horizontal
évaporation selon les milieux.
Cette approche permet de comprendre non seulement l’état thermique d’un site, mais aussi son évolution.
Dérive thermique
Lorsqu’un site stocke durablement plus d’énergie qu’il ne peut en dissiper, il peut entrer dans une dynamique d’accumulation.
Cette dérive thermique ne se réduit pas à un inconfort ponctuel, elle peut modifier le régime thermique local sur plusieurs jours, voire à des échelles plus longues.
​
L’identification de ces configurations fait partie des objectifs de l’approche.
INDICATEURS THERMIQUES
Transformer la physique des flux en outils de décision
L’analyse thermique d’un site produit de nombreux champs physiques : températures, flux radiatifs, flux turbulents, stockage thermique du sol ou des infrastructures, gradients, contrastes, régimes jour/nuit.
Ces champs sont indispensables pour comprendre le fonctionnement du système. Mais, à eux seuls, ils restent souvent difficiles à mobiliser directement dans une décision d’aménagement.
L’Approche Thermique Située propose de transformer ces champs physiques en indicateurs thermiques opérationnels.
Un indicateur permet de qualifier une situation, d’identifier un risque, de comparer des scénarios et d’éclairer un choix.
Des indicateurs pour caractériser les régimes thermiques
Dans ce cadre, plusieurs types d’indicateurs peuvent être mobilisés :
capacité dissipative nocturne d’un site
marge d’export thermique vers l’atmosphère
robustesse thermique d’un aménagement
cohérence thermique d’un projet avec le régime local
sensibilité d’un site aux accumulations de chaleur
indicateurs d’emprise thermique et de dérive potentielle
Ces indicateurs permettent d’identifier les situations dans lesquelles un projet peut :
rester thermiquement robuste
atteindre un seuil critique
dégrader la capacité dissipative locale
ou modifier le régime thermique d’un site.
L’enjeu n’est pas de produire davantage de données, mais de rendre la physique directement mobilisable dans la décision.
MÉTHODOLOGIE
​Comprendre la dynamique thermique propre à chaque site
Chaque territoire possède une dynamique thermique particulière, liée à la combinaison de plusieurs processus physiques.
Parmi eux :
-
rayonnement solaire et infrarouge
-
échanges turbulents dans la couche limite atmosphérique
-
stockage thermique dans le sol et les infrastructures
-
circulation horizontale de l’air et de l’énergie
-
et, selon les contextes, évaporation et humidité des surfaces.
L’analyse consiste à reconstituer le bilan énergétique complet d’un site.
​
Établir et fermer le bilan des flux
La méthode vise notamment à :
-
quantifier les principaux flux énergétiques
-
vérifier la fermeture du bilan énergétique
-
caractériser les régimes thermiques diurnes et nocturnes
-
analyser la capacité réelle de dissipation du site
-
comparer plusieurs configurations d’aménagement.
​
Une lecture dynamique des régimes thermiques
L’analyse ne se limite pas à une photographie instantanée, elle suit aussi l’évolution des flux :
-
au cours du cycle jour/nuit
-
pendant les épisodes climatiques extrêmes
-
dans les configurations de stabilité atmosphérique
-
sur des temps plus longs lorsque des phénomènes d’accumulation apparaissent.
Cette lecture dynamique permet d’évaluer la robustesse thermique d’un projet dans des conditions réalistes.
VERS DES OUTILS D’AIDE À LA DÉCISION
​
Cette lecture physique des projets se prolonge par des outils d’évaluation adaptés aux choix d’aménagement, de dimensionnement et de conception.
​