Visualisation des "points chauds brûlants" de Tokyo : Comprendre le changement climatique et l'avenir urbain grâce à la fusion des données

1. Pourquoi la "chaleur de Tokyo" varie-t-elle autant selon l'endroit ?

Les villes sont souvent composées de béton et d'asphalte, qui retiennent facilement la chaleur. De plus, la prolifération des bâtiments de grande hauteur bloque la circulation de l'air, augmentant ainsi la sensation de chaleur humide. Ce microclimat urbain spécifique est si complexe qu'il peut entraîner des variations significatives de la température ressentie d'une rue à l'autre, même au sein d'un même quartier. L'évaluation traditionnelle de la chaleur urbaine repose souvent sur la température de surface terrestre (LST) mesurée par satellite, mais ce que ressentent les gens, c'est la température et l'humidité de l'air, qui ne correspondent pas toujours à la LST satellitaire. Cette recherche est révolutionnaire car elle **reconstruit la "température et l'humidité de l'air" chaque heure avec une résolution spatiale fine**.

2. Qu'est-ce qui a été "fusionné" et comment ? — Le cœur de la méthode

La recherche intègre les données d'analyse numérique et d'analyse objective à l'échelle régionale (par exemple, l'analyse objective locale : LOA) avec les observations au sol autour de Tokyo (30 ans de données sur la température et la pression de vapeur d'eau) en utilisant l'estimation probabiliste. En combinant les concepts de POD (décomposition orthogonale propre) et de LSE (estimation des moindres carrés), il est possible d'obtenir une "estimation optimale" lisse de la température et de l'humidité de l'air dans l'espace-temps, même dans les grilles sans observation. Cela a permis de construire un ensemble de données réunissant long terme × haute résolution × par heure. SSRN

Points clés
・Évaluation directe de la température et de l'humidité de l'air, en s'éloignant de la dépendance traditionnelle à la LST satellitaire
・Combler les lacunes spatio-temporelles avec 30 ans d'observations × analyse à grande échelle・Avec une résolution horaire, il est possible de suivre les pics et creux des risques de coup de chaleur

3. Réalités révélées : +1℃ le jour, +2℃ la nuit dans le centre-ville, et doublement des "journées de chaleur extrême"

Selon les données reconstruites, la température moyenne diurne a augmenté de plus de 1℃ en 30 ans. Plus préoccupant encore est le réchauffement nocturne, avec une augmentation d'environ 2℃ dans le centre-ville. Les températures nocturnes élevées ont un impact significatif sur la santé, notamment la dégradation de la qualité du sommeil, la charge sur le système cardiovasculaire et l'aggravation des maladies chroniques. De plus, le nombre de jours de chaleur extrême avec un indice de chaleur (HI) supérieur à 40,6℃ (équivalent à "Danger" selon les normes américaines) a doublé depuis 2021 par rapport aux années 1990. La "fréquence, l'intensité et la durée" du stress thermique se sont toutes aggravées. Phys.org

4. Quels sont les endroits les plus dangereux ? — La réalité des "points chauds locaux"

Autour de la ville de Kumagaya, à l'intérieur des terres, l'augmentation des jours de chaleur extrême est notable, et dans la région ouest, l'augmentation des journées chaudes depuis 2011 est statistiquement significative. Dans le centre-ville, l'accumulation de chaleur nocturne est forte, tandis que dans la baie, l'influence des brises marines atténue légèrement la chaleur diurne. Les différences de topographie, de brises marines et terrestres, et de couverture terrestre créent des **"régimes de chaleur" spécifiques à chaque district**. En 2018, Kumagaya a enregistré la température la plus élevée jamais observée au Japon, 41,1℃, confirmant la vulnérabilité des bassins intérieurs. Phys.org

5. Pourquoi les nuits sont-elles chaudes à Tokyo ?

• Abondance de matériaux de stockage de chaleur : Le béton et l'asphalte ont une chaleur spécifique et une capacité thermique élevées, continuant à émettre de la chaleur après le coucher du soleil

• Inhibition du refroidissement radiatif : La baisse du "facteur de ciel" due aux bâtiments de grande hauteur empêche le refroidissement radiatif nocturne

• Manque de couloirs de vent : La disposition des blocs et les bâtiments de grande hauteur bloquent la **circulation de l'air (ventilation)**, créant des poches de chaleur

• Atmosphère humide : Une humidité élevée augmente la "température ressentie" et aggrave l'indice de chaleur (HI)

Ces **nuits "chaudes et humides" sont le principal champ de bataille pour les hospitalisations dues aux coups de chaleur et les troubles du sommeil. La recherche montre également que l'ampleur de l'augmentation nocturne est plus grande dans le centre-ville, soulignant l'importance des mesures nocturnes. Phys.org

6. Forces et faiblesses de la méthode de recherche

Forces

• En combinant les "meilleurs aspects" de l'observation et de l'analyse, une couverture longue durée × large échelle × haute résolution × continue dans le temps est atteinte

• Il est possible de quantifier "où, quand et combien il a fait chaud", permettant un "ciblage" politique

Faiblesses (mentionnées par les auteurs)

• La distribution spatiale des points d'observation peut entraîner des erreurs locales

• Les effets fins tels que les parcs, les canopées et les bâtiments en 3D ne peuvent pas être entièrement représentés à la résolution de la reconstruction

• À l'avenir, l'amélioration de l'assimilation des données et l'introduction de **données supplémentaires (LCZ, distribution des canopées, formes des bâtiments, observations mobiles de température et d'humidité)** seront essentielles
  Phys.org

7. Recommandations politiques : de la surface au point — Vers une "refroidissement ciblé"

La recherche fournit une carte indiquant "où investir pour un maximum d'effet". Pour atténuer la chaleur à Tokyo, les mesures suivantes "ciblées" sont efficaces.

1. Toits frais / Revêtements extérieurs à haute réflectivité
   Augmenter l'albédo des toits et des murs extérieurs pour réduire le flux de chaleur sensible diurne. Une mise en œuvre ciblée sur les toits les plus chauds est rentable.
   
   

2. Arbres de rue centrés sur les grands arbres et "corridors verts"
   Ombre solaire + refroidissement par évapotranspiration + induction du vent. Introduction prioritaire dans les itinéraires scolaires, trajets domicile-travail, routes fréquentées par les personnes âgées, etc., où les flux de personnes et la chaleur se chevauchent.
   
   

3. Revêtement réfléchissant / Revêtement perméable
   Réduire le pic diurne en augmentant l'albédo du revêtement et en utilisant l'évapotranspiration. Introduction progressive à partir des zones commerçantes et devant les gares à forte densité piétonnière.
   
   

4. Couloirs de vent (conception du volume spatial)
   Directives pour la hauteur et la disposition des bâtiments pour assurer la ventilation. Préservation et création de **"lignes de structure du vent"** reliant rivières, espaces verts et routes principales.
   
   

5. Accent sur les mesures nocturnes
   Ouverture tardive des centres de refroidissement, indicateurs d'évacuation pour les nuits tropicales, plans de refroidissement nocturne pour les écoles et établissements de soins, etc., pour institutionnaliser la résilience nocturne.
   
   

6. "KPI climatiques" au niveau du district
   Établir des KPI pour les districts tels que "temps de dépassement de HI40.6℃", "ΔT nocturne", "température intérieure pendant les vagues de chaleur", pour créer un cycle de vérification de l'efficacité des mesures→investissements futurs. Phys.org