Heat islands and urban morphology of Paris agglomeration.Impacts on mortality during the 2003 heatwave

The radiative conditions of periods of strong heat in urban areas, at a local scale and during the summer, contribute toconstitute the urban heat island effect. The latter is characterised, among other elements, by high night-time temperatures. Furthermore, these high temperatures have deadly consequences on the health during heat waves, particularly for the most vulnerable people. The heat wave of August 2003 is as such a good example. This doctoral research aims at examining in Paris agglomeration (that is to say in Paris and Paris’s inner suburbs) the relationships between the extreme heats of 2003, the urban morphology, and, the mortality and the excess-mortality.Bearing this in mind, a first aspect of this research deals about the relationship between the urban temperatures and the urban morphology. In order to determine the meteorological characteristics of August 2003, this heat wave is first placed on the global context of other periods of strong heat (like the days of urban heat island). The August 2003 land surface temperatures are then correlated to the morphometric indicators, the vegetation index and the built index. Our results show that day-time temperatures are generally weakly related to the indicators of urban morphology and high-related to the vegetation. Night-time temperatures have stronger relations with all the temperature’s variables. Indeed, the urban morphology and the presence of green areas have significant impacts on the variability of temperatures in urban areas.The second aspect of this research concerns the spatial distribution of mortality and excess mortality during the 2003 heat wave in the Paris agglomeration. The specific role of surface temperatures on these variables is assessed. We demonstrate that the strongest relationships are between mortality, excess mortality and night-time surface temperatures. However, the intensity of these relationships is globally quite average. So even if a linking between the land surface temperatures, mortality and excess-mortality rate is necessary, it is not sufficient to understand all of the spatial distribution of mortality. This is why a comparison with some demographic, social and economic indicators is led. Each variable brings a part of answers about the spatial distribution of mortality and excess-mortality, but none provides a decisive explicative part. Taking these results into account, a principal component analysis and a hierarchical clustering are considered for a better understanding of the complexity of the relation between all these indicators.We obtain four spatial clusters, but we distinguish particularly two of them. The first cluster includes Parisian districts and some of its western suburbs. They are characterised by socio-economically advantaged populations. For this cluster, the mortality is high. The second cluster contains districts of south and north suburbs. This cluster is characterised by more socio-economically disadvantaged populations and an abnormally high excess-mortality rate. The other two spatial clusters are intermediate. These results suggest the role of social disparities on mortality and excess mortality during periods of heat waves.
En milieu urbain, à l’échelle locale et dans un contexte estival, les conditions radiatives des périodes de fortes chaleurs participent à la formation d’un îlot de chaleur urbain. Ce dernier se caractérise, entre autres, par des températures nocturnes élevées en ville. Or, en période de vague de chaleur, ces températures ont des répercussions meurtrières sur l’organisme, notamment pour les personnes les plus vulnérables. La canicule du mois d’août 2003 constitue à ce titre un exemple éloquent. Cette recherche doctorale a pour objectif d’étudier les relations qui existent entre les extrêmes chauds de 2003, la morphologie urbaine et, la mortalité et la surmortalité du mois d’août 2003 dans l’agglomération parisienne (Paris et sa petite couronne).Aussi, un premier aspect de cette thèse concerne l’étude des relations entre les températures de l’agglomération et samorphologie urbaine. La vague de chaleur de 2003 est d’abord contextualisée dans un ensemble plus vaste de périodes de forte chaleur (les journées radiatives d’îlot de chaleur) afin d’en déterminer ses spécificités météorologiques. Puis, les températures de surface du mois d’août 2003 sont mises en relation avec des variables morphométriques, des indices de végétation et de bâti. Les résultats révèlent que les températures diurnes ont dans l’ensemble des relations faibles avec les variables morphométriques et plutôt fortes avec la végétation. Les températures nocturnes ont, quant à elles, des relations assez importantes avec l’ensemble des variables. En effet, la morphologie urbaine, mais aussi la proximité d’espaces verts sont autant de facteurs qui jouent sur la variabilité des températures en ville.Le second aspect de cette recherche s’intéresse à la répartition spatiale de la mortalité et de la surmortalité durant la vague de chaleur de 2003. Le rôle spécifique des températures de surface sur ces variables est évalué. Nous démontrons que les relations les plus fortes sont celles entre la mortalité, la surmortalité et les températures nocturnes de surface. Cependant l’intensité de ces relations est globalement plutôt moyenne. Les seules températures ne peuvent suffire à expliquer la mortalité et la surmortalité, une comparaison avec des indicateurs démographiques, sociaux et économiques au niveau communal est par conséquent menée. Chaque variable apporte partiellement des éléments de réponse, mais aucune ne fournit une part explicative déterminante. Aussi, une analyse en composantes principales (ACP) ainsi qu’une classification ascendante hiérarchique (CAH) sont envisagées afin de mieux appréhender la complexité des relations.Quatre profils spatiaux sont mis en évidence, dont deux retiennent notre attention ici. Le premier profil comprend Paris et deux communes de la proche banlieue ouest. Ces espaces sont plutôt favorisés en termes socio-économiques. La mortalité y est importante. Le second profil comprend des communes situées principalement dans les banlieues nord et sud de l’agglomération aux conditions sociales plus modestes et dans lesquelles la surmortalité a été très élevée. Les deux autres profils spatiaux sont intermédiaires. Ces résultats suggèrent le rôle éventuel des inégalités sociales sur la mortalité et la surmortalité en période d’extrême chaud.