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2005
317

Utilisation des données NOAA-AVHRR dans l’étude de la brise thermique et de l’Ilot de chaleur. Exemple de Sfax (se tunisien)

Use of NOAA-AVHRR data for sea breeze and urban heat island study. Example of Sfax (South-Eastern of Tunisia)
Salem Dahech, Gérard Beltrando et Sylvain Bigot

Résumés

Cet article montre l’apport des images satellitaires NOAA-AVHRR pour l’étude de la brise thermique et la spatialisation de l’îlot de chaleur urbain à Sfax. Ce type de données permet de caractériser la variation quotidienne du contraste thermique terre-mer, ainsi que la détection et la localisation du front de brise de mer. L’impact de la pénétration de la brise de mer sur la répartition spatiale des températures de surface est évalué par l’analyse de compositions colorées des trois canaux thermiques. Pour l’étude de l’îlot de chaleur urbain, l’imagerie NOAA-AVHRR permet de spatialiser les contrastes thermiques ville-campagne et d’identifier la morphologie du phénomène thermographique étudié. Les résultats obtenus par le traitement des images satellitaires confirment les mesures in situ de la température en milieu urbain.

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Texte intégral

Introduction

1Les situations météorologiques anticycloniques (radiatives) favorisent les échanges thermiques verticaux avec, comme corollaire, le déclenchement de plusieurs phénomènes atmosphériques perceptibles aux échelles locales. Ce type de situation météorologique est très fréquent dans le bassin méditerranéen et, en particulier, dans la région de Sfax (sud-est tunisien). Cet espace correspond à une vaste plaine côtière très urbanisée (environ 1 million d’habitants), située dans le sud-est de la Tunisie, entre 34 et 36°N (Figure 1).

2Cette région se distingue par l’importance du secteur industriel (second pôle d’activités industrielles du pays après celui de Tunis), avec notamment de nombreuses implantations propres aux secteurs chimiques et agroalimentaires le long de la côte, de part et d’autre du centre-ville. Elles représentent 90% du tissu industriel de la région. Les zones d’habitat les plus denses se localisent à la périphérie occidentale de ces espaces industriels (Figure 2).

3D’une part, lors de ces situations anticycloniques, à méso-échelle, le déclenchement des brises terre-mer est probable. A Sfax, 35,5% des jours de l’année sont marqués par la présence d’une alternance entre brise de terre et brise de mer (moyenne calculée sur la période 1970-2002). Le chiffre passe même à plus de 74% en été (contre seulement 14% en hiver). L’étude de la brise côtière dans cette ville est d’une importance majeure en raison de son impact sur les autres paramètres météorologiques et aussi surtout, sur la répartition spatio-temporelle des polluants : la brise ramène les polluants atmosphériques émis au bord de la ligne de rivage vers les sites intérieurs densément peuplés. Les caractéristiques dynamiques et thermiques de ce type de vent local sont donc responsables d’une pollution remarquable, représentant un danger immédiat pour les êtres humains et leurs biens (Janoueix-Yacono, 1995).

4D’autre part, outre les contrastes thermiques terre-mer, les situations radiatives favorisent l’accentuation des écarts thermiques entre les différentes surfaces de la ville de Sfax, en particulier entre le centre-ville et la campagne environnante. Ce différentiel favorise la création d’un îlot de chaleur urbain. Ce phénomène est responsable de l’apparition d’un climat local chaud en été.

5L’amélioration des conditions de vie des habitants de la région et l’optimisation des aménagements futurs dans la ville de Sfax exige une meilleure compréhension de la spatialisation des phénomènes de brise et d’îlot de chaleur urbain. Cette spatialisation paraît difficile à réaliser en raison de l’absence d’un réseau de mesures météorologiques dense. En conséquence, la télédétection est un complément intéressant pour l’étude météorologique à méso-échelle. Elle offre deux avantages : la vision synoptique et la répétitivité temporelle. Ainsi, à partir d’une sélection d’images NOAA utilisant le radiomètre de type AVHRR (Advanced Very Hight Resolution Radiometer), il est possible d’étudier quelques caractéristiques de la brise littorale, comme la pénétration du front de brise de mer, son impact sur la répartition spatiale des températures, la variation diurne du contraste thermique terre-mer ainsi que la spatialisation et l’étude des caractéristiques thermiques de l’îlot de chaleur urbain.

Données et méthode

6Nombreuses sont les études qui ont porté sur le phénomène de la brise côtière, notamment celles de Oke (1973, 1987), Escourrou (1982), Pédélaborde (1985a, b et c), Simpson (1994), Carrega (1995),Planchon (1997), Damato et al. (2003) ou encore Planchon et al. (2004). De même, pour l’étude de l’îlot de chaleur urbain, citons à titre d’exemple les travaux de Cantat (1986, 2004), Carrega (1994), Reymand (1995) et Charabi (1997, 2001). La majorité de ces études se basent sur des données météorologiques, à savoir les anémogrammes et les bulletins météorologiques quotidiens. En complément, l’imagerie spatiale peut aider à spatialiser l’îlot de chaleur urbain et à étudier quelques caractéristiques de la brise côtière. Les images choisies sont souvent issues du capteur AVHRR qui, en dépit de sa résolution spatiale kilométrique, est capable de détecter des écarts thermiques de l’ordre du dixième de degré Celsius. L’imagerie NOAA-AVHRR offre plusieurs avantages tels que la vision synoptique adaptable à l’étude d’un phénomène à méso-échelle et le nombre important d’informations issues des cinq canaux du radiomètre (Gallo et al., 1993). Le format de données AVHRR choisi est de type LAC (Local Area Coverage), soit avec une résolution spatiale de 1,1 km. Les canaux utilisés sont le visible (0,58-0,68 μm), permettant l’observation des nuages, ainsi que les trois canaux thermiques (canaux 3, 4 et 5) qui enregistrent le spectre infrarouge thermique émis par les surfaces. Les images sont obtenues auprès du Satellite Active Archive de la NOAA (http://www.saa.noaa.gov). Environ deux cents images sélectionnées lors de situations de brise à Sfax entre 1999 et 2002 ont été analysées visuellement.Les images au cœur de périodes anticycloniques estivales ou printanières, avec une alternance marquée entre brise de terre et brise de mer, ont été retenues. Finalement, sept images servent d’exemples typiques. Elles ont été alors corrigées géométriquement avec une précision de l’ordre de 1,1 km et géoréférencées à partir d’une projection de type UTM Carthage. Elles ont été ensuite améliorées visuellement par des étirements du contraste et grâce à l’utilisation de filtres numériques. De surcroît, des compositions colorées ont été élaborées afin d’améliorer les représentations cartographiques. Les valeurs numériques ont été converties en degrés Celsius après la correction des effets atmosphériques par la méthode du split window d’après la formule de Phulpin et Deschamps, 1978. C’est une méthode de calcul simple et couramment utilisée (Kermadi et al, 2000). Une classification non supervisée des températures de surfaces est finalement adoptée.

L’apport de l’imagerie NOAA-AVHRR dans l’étude de la brise terre-mer

7Le phénomène de brise côtière est un phénomène météorologique d’échelle régionale qui résulte des différences de propriétés thermiques entre la terre et la mer. En effet, la ligne de rivage correspond à une discontinuité pour les différents paramètres météorologiques : au-dessus de la surface terrestre, qui s’échauffe plus que la mer pendant le jour, la chaleur se propage dans les basses couches de l’atmosphère et donne naissance à des courants ascendants. L’air qui s’élève est compensé par un air plus froid et plus doux venant de la mer : c’est la brise de mer (Guyot, 1997). La nuit, le phénomène inverse se produit. La terre se refroidit plus que la mer par temps clair et l’air qui la coiffe devient plus dense que l’air marin. Un gradient de pression et de température s’établit, avec une baisse de pression sur la mer. Afin de combler le vide relatif à cette basse pression, la brise souffle alors vers la mer.

8La figure 3 signale l’alternance de la brise de terre et de mer à Sfax à partir de données horaires de vent enregistrées par la station météorologiques de l’Agence Nationale de Protection de l’Environnement (ANPE) installée au centre-ville de Sfax, à un kilomètre de la ligne de rivage.

9L’imagerie satellitaire permet de cerner la variation diurne du contraste thermique entre la terre et la mer. Les exemples retenus portent sur deux images datées du 12 août 2000 (huitième jour d’une séquence de brise qui a duré 27 jours) : une image est prise à 03h58 T.U. tandis que la seconde est diurne, prise à 15h24 T.U. Une classification automatique des températures de brillance dans les trois canaux thermiques (infrarouge moyen : 3,55-3,93 μm, ainsi que l’infrarouge thermique entre 10,3-11,3 μm et entre 11,5-12,5 μm) est calculée. Ces températures radiométriques sont ensuite converties en températures exprimées en degrés Celsius (Figure 4).

10Le contraste thermique terre-mer est plus accentué le jour, ce qui explique en partie la vitesse plus importante de la brise diurne. La nuit, la mer enregistre 11°C de plus que la campagne. Le jour, le contraste thermique terre-mer s’inverse mais il est encore plus accentué puisqu’il atteint 16°C. A partir des images NOAA-AVHRR enregistrées en situation de brise durant le mois d’août 2000, un profil thermique des variations thermiques moyennes quotidiennes des températures de surface est élaboré le long d’un transect reliant l’espace rural périphérique de Sfax à l’archipel de Kerkennah (Figure 5).

11En plus de l’étude de la variation quotidienne du contraste thermique terre-mer, le front de la brise de mer est également repéré par l’imagerie NOAA-AVHRR en se référant aux images prises dans un canal thermique. Sur ces images, le front de la brise de mer se matérialise par un alignement cumuliforme (séries de nuages de type cumulus formées à cause de l’ascendance thermique) disposé parallèlement à la ligne de rivage (Figure 6), conformément à de nombreuses observations faites dans le monde (Oke, 1987). A titre d’exemple, Simpson (1994) a confirmé l’utilité des images NOAA-AVHRR pour identifier la nébulosité liée au front de la brise de mer sur différentes péninsules et bordures continentales au sud de l’Angleterre et au Danemark (Planchon et al, 2004). La pénétration du front de brise à l’intérieur du continent varie selon l’heure de la prise d’image : elle est de l’ordre d’environ 25 km vers 13h et de 35 km à 14h (Figure 6).

12Ces observations confirment les résultats avancés par Maalej (1997) et obtenus par simulation numérique à partir du modèle Méso-NH en situation de brise de mer avec l’exemple du 14 juillet 1995. Il faut noter que le front de la brise de mer n’apparaît pas toujours sur les images satellitaires. En fait, il existe des situations de brise qui ne sont pas accompagnées par un front nuageux épais, surtout quand l’humidité de l’air est très faible ou quand le front est masqué par d’autres formations nuageuses d’échelle spatiale supérieures.

13La pénétration du front de brise influence la répartition spatiale des températures dans la plaine côtière de Sfax. La pénétration de la brise de mer chargée d’air marin, frais et humide, dans la frange littorale accentue les contrastes thermiques entre le littoral et l’intérieur du pays. Un écart d’environ 10°C est observé. La fraîcheur apportée par la brise diurne améliore l’ambiance climatique dans la zone côtière, particulièrement en été. L’air marin perd progressivement sa fraîcheur en pénétrant à l’intérieur du continent. Néanmoins, il faut prendre en considération que la vapeur d’eau absorbe une partie du rayonnement infrarouge émis et atténue donc sa réponse radiométrique. En situation de vent synoptique soufflant de l’ouest (vent dominant à la fin de l’automne et durant l’hiver), cet écart ne dépasse guère 3°C (Figure 7).

L’apport de l’imagerie NOAA-AVHRR dans la spatialisation de l’îlot de chaleur urbain

14L’îlot de chaleur urbain correspond à l’augmentation de la température dans la partie centrale de l’agglomération par rapport à sa périphérie (Escourrou, 1991). Il résulte de l’hyper-concentration des Hommes et de leurs activités dans les villes où dominent les surfaces artificialisées (rues, parkings, bâtiments…). Par contre, dans les campagnes avoisinantes règnent des surfaces plus végétalisées. D’après Robin (1995), l’îlot de chaleur urbain résulte du changement de l’interface biosphère/atmosphère. Ce changement induit une modification du rapport entre chaleur latente et chaleur sensible. Les caractéristiques de l’îlot de chaleur urbain sont essentiellement fonction de l’absorption du rayonnement solaire par les matériaux durant la journée et de sa lente restitution sous forme de chaleur la nuit (Charabi et al, 2002 et Cantat, 2004). D’après Charabi (2001), Rao, en 1972, est le premier à montrer l’utilité des mesures de la température de surface par télédétection dans l’identification de ce phénomène urbain. L’intensité de l’îlot de chaleur urbain dépend des facteurs agissant sur la température de surface, comme par exemple la saison, les conditions météorologiques, le rapport entre les surfaces minérales et les espaces verts, la morphologie urbaine et les conditions géographiques locales.

15L’agglomération de Sfax, aménagée sur une plaine côtière, possède un plan de type demi-radio-concentrique de 10 à 15 km de rayon (Figure 2). Elle a connu, durant les deux dernières décennies, une extension urbaine remarquable et compte environ 500 000 habitants en 2004 contre seulement 400 000 en 1997. Dans la zone d’étude se trouvent plusieurs modes d’occupation du sol, avec la mer à l’est, l’agglomération au centre et d’importantes zones agricoles en périphérie (Figure 2). La carte d’occupation du sol a été élaborée conjointement à partir de l’interprétation visuelle et numérique d’une composition colorée d’une image SPOT-HRV prise en mai 2000 et des observations de terrain.

16Le climat local de la ville de Sfax semble influencé par l’extension des espaces bâtis et la pollution atmosphérique croissante que connaît la zone d’étude. Le centre-ville et les quartiers densément peuplés qui l’entourent connaissent un réchauffement additionnel relatif par rapport à la campagne avoisinante. Ce différentiel thermique entre le centre-ville et l’espace rural est étudié à partir de l’analyse d’une image NOAA-AVHRR. L’image sélectionnée est prise le 16 juin 2002, à 1h23 T.U. Elle correspond à une situation anticyclonique estivale, avec un ciel clair, un vent très faible voire nul (1 m/s) et une amplitude thermique diurne d’environ 15°C (les températures de l’air oscillent entre 15 et 30°C). Cette situation météorologique persistait déjà durant les six jours précédents.

17La classification automatique des trois canaux thermiques permet de distinguer trois comportements radiatifs, en fonction des types de surface. Les zones les plus chaudes (26-30°C) comprennent, en plus de la mer, le centre-ville de Sfax densément bâti et les deux principales zones industrielles de la ville. La mer, du fait de sa forte inertie thermique, a accumulé la chaleur durant le début de l’été. Elle est considérée comme un réservoir thermique. La nuit, la mer se refroidit légèrement en raison de sa forte chaleur spécifique. Le centre-ville est formé par des surfaces bâties contiguës, de même que les zones industrielles. Ces surfaces stockent la chaleur le jour et demeurent également relativement chaudes la nuit. Les zones les plus froides (<22°C) correspondent aux habitations dispersées situées en pleins champs d’amandiers et d’oliviers. Ces derniers ne s’échauffent pas excessivement le jour grâce au phénomène d’évapotranspiration. La nuit, le refroidissement de ces surfaces est favorisé par l’espacement des arbres et par la très faible humidité de ces champs. Enfin, entre les deux zones décrites ci-dessus, se trouvent des surfaces intermédiaires quant à leur comportement thermique. Il s’agit d’un tissu urbain plus discontinu que celui du centre-ville, comportant certes des surfaces minéralisées (parkings, routes, habitations …), mais aussi quelques espaces végétalisés (petits jardins, pistes non asphaltées).

18L’îlot de chaleur urbain de la ville de Sfax prend la forme d’un demi-cercle limité à l’est, par la mer et le tissu urbain discontinu, et par la campagne à l’ouest. Cet îlot de chaleur urbain est formé de deux couronnes : la première correspond au centre-ville de Sfax et aux zones industrielles (rayon inférieur à 2 km). Cet ensemble est constitué par la Médina entourée par des remparts et caractérisée par des habitations très denses, par le centre-ville européen formé d’immeubles de hauteurs variables et par la zone portuaire. Parallèlement à la côte s’étendent les deux zones industrielles de la ville (‘la Poudrière’ au nord-est et ‘El Maou’ au sud et sud-sud-ouest) constituées de surfaces bâties. Outre la nature des surfaces qui caractérisent le centre-ville de Sfax et les deux zones industrielles, les gaz émis par les automobiles et les usines polluantes, notamment l’oxyde de carbone et les dioxydes d’azote, favorisent les processus photo-chimiques dans l’atmosphère urbaine. Ces interactions physico-chimiques, en modifiant le bilan radiatif local, peuvent renforcer l’effet de dôme thermique. Elles dégradent en particulier la qualité de l’air et le climat local durant l’été. Des températures de brillance de 26°C sont alors relevées dans la première couronne contre seulement 24°C pour la seconde (Figure 8). Cette dernière est plus étendue : son rayon varie régionalement de trois à quatre kilomètres. Elle est formée par un tissu urbain moins continu que le centre-ville, avec les quartiers densément peuplés tel que les quartiers de « Rbat » au nord et au nord-ouest. Ces espaces urbains datent du début du vingtième siècle et représentent la zone d’extension du noyau principal de la ville de Sfax. Il y a aussi le quartier de «Sfax el Garbia » (avec les cités populaires « el Habib », «el Bahri » et «Ennour »), construit à la fin des années 1970 et au début des années 1980, en réponse au vaste mouvement d’exode rural.

19Au-delà des deux couronnes représentant l’îlot de chaleur urbain dominent les habitations résidentielles formées par des villas entourées par des jardins. Ce type d’habitat est surtout développé au nord, au nord-ouest et au sud-ouest de la ville, le long des principales voies de communication, telles que les routes de Tunis et Taniour au nord et la route de Gabés au sud-ouest. Après la zone d’habitation résidentielle, éloignée de 7 à 11 km du centre-ville, l’habitat devient plus dispersé et ce sont essentiellement des champs d’amandiers et d’oliviers qui le remplacent. Ces espaces agricoles jouent un rôle majeur dans l’identification de l’extension de l’îlot de chaleur urbain. Ces espaces périphériques enregistrent des températures de surface de l’ordre de 19°C, c’est-à-dire avec une différence d’environ 7°C par rapport au centre-ville (Figure 8).

20Pour valider les résultats obtenus à partir du traitement de l’imagerie NOAA-AVHRR, des campagnes de mesures itinérantes des températures nocturnes de l’air à 2 mètres du sol sont effectuées. C’est une technique permettant de pallier le manque de postes fixes installées dans la ville et surtout d’effectuer des mesures à peu prés instantanées sur un réseau de mesures assez dense (Reymand, 1995). Les mesures ont été faites à la fin de la nuit en situation radiative pour deux raisons : c’est la période où les températures de l’air sont relativement stables et où l’écart thermique entre le centre-ville et la campagne est maximal (Blazejczyk, 2003).Ces mesures ont été réalisées à l’aide de sondes thermo-hygrométrique (Testo) et les déplacements ont été faits par automobile ou par moto et souvent en deux ou trois équipes pour assurer une couverture de l’espace étudié en un minimum de temps. Les résultats issus des six campagnes de mesures itinérantes concordent avec ceux obtenus par la télédétection (Figure 9). Ceci confirme la forte corrélation qui existe entre la température de surface mesurée par NOAA-AVHRR et les températures de l’air mesurées au niveau d’un poste d’observation au sol (Vogt, 1996 ; Viau et al., 1998). Généralement, les nuances de composition du substratum (Figure 2) correspondent à des nuances de variations de températures (Figures 8 et 9).

21Les écarts thermiques entre le centre-ville et la campagne environnante varient entre 4 et 8°C. Ce contraste peut expliquer l’écoulement d’un vent de faible vitesse, durant la nuit, de la campagne vers le centre-ville, conformément à la notion de ‘brise de campagne’.

22Il existe cependant quelques différences entre les estimations satellitaires et les mesures directes au sol. Les données issues du satellite NOAA, en raison de leur résolution spatiale (1,1 km), sont plus adaptées aux mesures des températures sur des surfaces homogènes, comme par exemple les surfaces maritimes. En revanche, les mesures ponctuelles in situ prennent en considération l’environnement immédiat du site de mesures. C’est le cas du cinquième point de mesure sur la route de Gabès, correspondant au talweg d’une petite vallée couverte de végétation, qui enregistre une chute thermique de 1,2°C par rapport au point de mesures qui le précède (Figure 9). Un radiomètre caractérisé par une résolution spatiale plus fine et équipé d’un canal thermique (exemple des images LANDSAT-TM avec une résolution de 30 m) faciliteraient une spatialisation plus fine des températures dans un milieu urbain.

L’impact de l'îlot de chaleur urbain et de la brise côtière sur la variation quotidienne de la qualité de l’air

23La plupart des habitants à Sfax se concentrent dans un rayon de 5 kilomètres à partir du centre-ville. En situation estivale anticyclonique, le déclenchement des brises côtières et l’apparition de « l’îlot de chaleur urbain » nocturne influence les conditions de vie des Sfaxiens.

24-Le jour, la pénétration de l’air marin relativement frais limite momentanément la chaleur estivale le long de la frange côtière. Les polluants émis par les usines installées sur le littoral sont dilués vers l’intérieur par la brise de mer dont la vitesse moyenne est d’environ 4 à 5 m/s, avec des vitesses maximales instantanées pouvant atteindre 9 m/s au début de l’après-midi (Dahech, 2003).

25- La nuit, les zones très urbanisées se caractérisent par un surplus thermique de 4 à 8°C par rapport aux campagnes avoisinantes. En outre, le flux atmosphérique lié à la brise de terre rapporte les polluants déplacés par la brise diurne vers le centre-ville et les quartiers densément bâtis de la ville. L’été, aux alentours de 6h et de 22h, lors de la période de renverse de la brise, les taux de polluants sont relativement importants. Pendant ces périodes, l’observation visuelle du panache des fumées d’origine industrielle montre que les émissions se dirigent vers le centre-ville et les quartiers populaires densément peuplés. Cette situation est à l’origine d’une altération très sensible de la qualité de l’air urbain, notamment parce que  la ventilation est faible : la vitesse moyenne de la brise nocturne oscille entre 1 et 2 m/s et elle ne dépasse pas 1.5m/s durant la renverse (Dahech, 2003).

26Les systèmes de brise sont largement liés aux situations anticycloniques qui persistent durant la saison estivale d’où la forte fréquence du phénomène (la moyenne des journées de brise durant les mois de juillet et d’août entre 1970 et 2002 est respectivement de 24 et 23 jours). En été les jours de brise se succèdent souvent et forment des séquences relativement longues. Durant ces épisodes, les taux de polluants atmosphériques sont de plus en plus croissants. En effet, les rejets transportés le jour par la brise de mer sont reconduits la nuit par la brise de terre vers la ville, à ceux ci s’ajoutent les polluants émis le lendemain et ainsi de suite d’une façon à atteindre des pics sévères à la fin d’une séquence de brise (Janoueix-Yacono, 1995).

27Afin d’améliorer ces conditions peu confortables pour l’Homme, quelques mesures et aménagements permettraient de réduire la forte concentration de ces rejets.

28- D’une part, l’installation d’industries polluantes le long d’une côte très urbanisée est bien sûr à éviter. Ce type d’aménagements a déjà été pris en compte à Sfax, en 1996, période où une usine du traitement de phosphate a été déplacée du centre-ville à 80 kilomètres au sud. Cependant, une autre usine située sur la côte, à 4 kilomètres au sud du centre-ville, émet encore de grandes quantités de polluants qui créent encore d’importantes nuisances aux habitants des quartiers populaires voisins de Sfax-el Garbia. Une bonne connaissance du cycle quotidien de la brise permet également de donner des indications aux principaux établissements industriels afin qu’ils réduisent leur émission lors des heures où les taux de pollution dépassent les normes requises et en particulier lors des renverses. Les services météorologiques pourraient fournir des prévisions du type de temps à risque, et prévenir les usines dégageant des émissions chargées en polluants, dont la concentration dépasse les normes requises, afin de diminuer la quantité de polluants émis dans l’atmosphère ou même arrêter le fonctionnement des usines les plus polluantes, quelques heures par mois, quand la structure de l’atmosphère et les facteurs météorologiques sont défavorables à une bonne dispersion des polluants.

  • 1  Le projet Taparura est une expression lancée de la réhabilitation du littoral nord de la ville de (...)

29- D’autre part, la présence d’espaces verts dans les centres urbains est capable, par le biais de processus hydrométéorologiques, de limiter localement le réchauffement de l’air. A Sfax, ce type d’espaces est relativement rare. L’étude de l’îlot de chaleur urbain de la ville de Sfax a mis en évidence l’impact de la géométrie des bâtiments et des matériaux de constructions sur les  températures de l’air. Dans les aménagements futurs, comme le projet de l’aménagement du littoral Nord de la ville (Projet Taparoura1), il conviendrait de réserver des surfaces beaucoup plus importantes aux espaces verts, mais aussi d’éviter les structures fermées et peu aérées ainsi que les bâtiments volumineux favorisant l’accumulation d’énergie thermique. Il faudrait aussi que les urbanistes prévoient des rues relativement larges et dirigées dans le sens du vent dominant (Est sur cet espace).

Conclusion

30L’imagerie NOAA-AVHRR peut être d’un apport significatif dans l’étude de la brise terre-mer, surtout pour mieux décrire le phénomène dans l’espace et pour faciliter l’observation des caractéristiques thermiques des surfaces. Ces éléments (spatialisation et étude de la thermographie) constituent un apport indéniable, surtout lorsque les réseaux d’observations sont peu denses. La méthode adoptée ici semble correcte pour effectuer un suivi de la localisation du front de la brise de mer et étudier l’impact de sa pénétration sur la répartition spatiale des températures. Ceci peut avoir un intérêt pour comprendre les conditions de dispersion des polluants atmosphériques et leur répartition géographique à méso-échelle. Grâce à la vision synoptique du satellite, nous avons pu cerner les contrastes thermiques entre les surfaces propres à l’espace urbain et celles liées aux territoires ruraux. Cette distinction permet d’avoir une meilleure connaissance de l’étendue de  l’îlot de chaleur urbain à Sfax. L’obtention d’un résultat similaire à partir de mesures ponctuelles au sol sollicite une logistique complexe et difficilement opérationnelle pour l’acquisition de mesures instantanées en différents points.

Figure 1: Localisation de la zone d’étude : A) Le Gouvernorat de Sfax; B) La ville de Sfax

Figure 1: Localisation de la zone d’étude : A) Le Gouvernorat de Sfax; B) La ville de Sfax

Figure 2: Cartographie synthétique de l’occupation du sol de la ville de Sfax obtenue à partir de l’analyse d’une image SPOT3 datée du 25/05/2000.

Figure 2: Cartographie synthétique de l’occupation du sol de la ville de Sfax obtenue à partir de l’analyse d’une image SPOT3 datée du 25/05/2000.

Figure 3: Variation de la vitesse et de la direction du vent le 7 juin 1997 mesurées à la station de l’Agence Nationale de la Protection de l’Environnement (ANPE) entre 1 h et 24 h T.U.

Figure 3: Variation de la vitesse et de la direction du vent le 7 juin 1997 mesurées à la station de l’Agence Nationale de la Protection de l’Environnement (ANPE) entre 1 h et 24 h T.U.

Figure 4 : Variation du contraste thermique terre-mer dans la région de Sfax le 12 août 2000à d’après une image NOAA-AVHRR du 12-08-2000 prises à 3h 58mn et 15h24 T.U (canaux thermiques).

Figure 4 : Variation du contraste thermique terre-mer dans la région de Sfax le 12 août 2000à d’après une image NOAA-AVHRR du 12-08-2000 prises à 3h 58mn et 15h24 T.U (canaux thermiques).

Figure 5: Variation thermique moyenne quotidienne des températures de surface le long d’un transect reliant la campagne sfaxienne et la partie sud de l’archipel de Kerkennah durant le mois d’août 2000 d’après l’imagerie NOAA-AVHRR.

Figure 5: Variation thermique moyenne quotidienne des températures de surface le long d’un transect reliant la campagne sfaxienne et la partie sud de l’archipel de Kerkennah durant le mois d’août 2000 d’après l’imagerie NOAA-AVHRR.

Figure 6 : Localisation du front de la brise de mer dans la région de Sfax d’après les données du canal 1 (0,58-0,68 µm) de deux images NOAA-AVHRR extraites en août 2001.

Figure 6 : Localisation du front de la brise de mer dans la région de Sfax d’après les données du canal 1 (0,58-0,68 µm) de deux images NOAA-AVHRR extraites en août 2001.

Figure 7 : Champs spatialisés des températures de surface dans la région de Sfax à partir de l’imagerie NOAA-AVHRR (utilisation des canaux thermiques) : le cas d’une situation de brise de mer (carte de gauche) et le cas d’une situation associée à un vent synoptique de secteur ouest (carte de droite).

Figure 7 : Champs spatialisés des températures de surface dans la région de Sfax à partir de l’imagerie NOAA-AVHRR (utilisation des canaux thermiques) : le cas d’une situation de brise de mer (carte de gauche) et le cas d’une situation associée à un vent synoptique de secteur ouest (carte de droite).

Figure 8: Spatialisation de l’îlot de chaleur urbain de la ville de Sfax d’après une image NOAA-AVHRR du 16 juin à 1h23 T.U. (composition utilisant les canaux thermiques 3, 4 et 5).

Figure 8: Spatialisation de l’îlot de chaleur urbain de la ville de Sfax d’après une image NOAA-AVHRR du 16 juin à 1h23 T.U. (composition utilisant les canaux thermiques 3, 4 et 5).

Figure 9: Spatialisation de l’îlot de chaleur urbain de la ville de Sfax d’après six campagnes nocturnes de mesures itinérantes des températures de l’air à 2m du sol (en °C) par temps radiatif (moyennes calculées sur deux nuits d’avril 2003).

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Bibliographie

Blazejczyk, K., 2003 : Intensité de l’îlot de chaleur urbain à Varsovie et circulation atmosphérique. Publications de l’Association Internationale de Climatologie, vol. 15, 223-226.

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Notes

1  Le projet Taparura est une expression lancée de la réhabilitation du littoral nord de la ville de Sfax. Le projet permettra de réaffecter les terrains dépollués à des activités publiques et privées, à savoir notamment la création de plages, de parcs, de terrains de sport et d’infrastructures éducatives, sanitaires et muséales, ainsi que la réalisation de programmes de logements sociaux.

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Table des illustrations

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Fichier image/jpeg, 32k
Titre Figure 1: Localisation de la zone d’étude : A) Le Gouvernorat de Sfax; B) La ville de Sfax
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Titre Figure 2: Cartographie synthétique de l’occupation du sol de la ville de Sfax obtenue à partir de l’analyse d’une image SPOT3 datée du 25/05/2000.
URL http://cybergeo.revues.org/docannexe/image/3132/img-3.jpg
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Titre Figure 3: Variation de la vitesse et de la direction du vent le 7 juin 1997 mesurées à la station de l’Agence Nationale de la Protection de l’Environnement (ANPE) entre 1 h et 24 h T.U.
URL http://cybergeo.revues.org/docannexe/image/3132/img-4.jpg
Fichier image/jpeg, 28k
Titre Figure 4 : Variation du contraste thermique terre-mer dans la région de Sfax le 12 août 2000à d’après une image NOAA-AVHRR du 12-08-2000 prises à 3h 58mn et 15h24 T.U (canaux thermiques).
URL http://cybergeo.revues.org/docannexe/image/3132/img-5.jpg
Fichier image/jpeg, 32k
Titre Figure 5: Variation thermique moyenne quotidienne des températures de surface le long d’un transect reliant la campagne sfaxienne et la partie sud de l’archipel de Kerkennah durant le mois d’août 2000 d’après l’imagerie NOAA-AVHRR.
URL http://cybergeo.revues.org/docannexe/image/3132/img-6.jpg
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Titre Figure 6 : Localisation du front de la brise de mer dans la région de Sfax d’après les données du canal 1 (0,58-0,68 µm) de deux images NOAA-AVHRR extraites en août 2001.
URL http://cybergeo.revues.org/docannexe/image/3132/img-7.jpg
Fichier image/jpeg, 24k
Titre Figure 7 : Champs spatialisés des températures de surface dans la région de Sfax à partir de l’imagerie NOAA-AVHRR (utilisation des canaux thermiques) : le cas d’une situation de brise de mer (carte de gauche) et le cas d’une situation associée à un vent synoptique de secteur ouest (carte de droite).
URL http://cybergeo.revues.org/docannexe/image/3132/img-8.jpg
Fichier image/jpeg, 28k
Titre Figure 8: Spatialisation de l’îlot de chaleur urbain de la ville de Sfax d’après une image NOAA-AVHRR du 16 juin à 1h23 T.U. (composition utilisant les canaux thermiques 3, 4 et 5).
URL http://cybergeo.revues.org/docannexe/image/3132/img-9.jpg
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Pour citer cet article

Référence électronique

Salem Dahech, Gérard Beltrando et Sylvain Bigot, « Utilisation des données NOAA-AVHRR dans l’étude de la brise thermique et de l’Ilot de chaleur. Exemple de Sfax (se tunisien) », Cybergeo : European Journal of Geography [En ligne], Cartographie, Imagerie, SIG, document 317, mis en ligne le 08 août 2005, consulté le 28 juin 2017. URL : http://cybergeo.revues.org/3132 ; DOI : 10.4000/cybergeo.3132

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Auteurs

Salem Dahech

Université Denis Diderot, Paris VII, UMR 8586 (PRODIG), Equipe Dynamique des Milieux et Risques. (CC7001) 2 place Jussieu 75251 Paris Cedex 05.
salem.dahech@paris7.jussieu.fr

Articles du même auteur

Gérard Beltrando

Université Denis Diderot, Paris VII, UMR 8586 (PRODIG), Equipe Dynamique des Milieux et Risques. (CC7001) 2 place Jussieu 75251 Paris Cedex 05.
beltrando@paris7.jussieu.fr

Articles du même auteur

Sylvain Bigot

Université des Sciences et Technologies de Lille, laboratoire « Géographie des Milieux Anthropisés » CNRS UMR 8141, 59655 Villeneuve d’Ascq Cedex.
sylvain.bigot@univ-lille1.fr

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