Les formes urbaines, les matériaux de surfaces, la présence de végétation et de plans d'eau et la concentration d'activité humaine ont une influence réelle sur le microclimat urbain. En particulier, les morphologies urbaines denses forment des "pièges à radiations solaires et thermiques" pendant que les surfaces des bâtis absorbent et stockent une partie de cette énergie.
Screenshot logiciel CitySim - source: Kaemco
Ce microclimat se caractérise le plus souvent par des températures plus hautes dans les centre villes que à leur périphérie, phénomène appelé îlot de chaleur urbain. En hiver, ce sont donc des températures plus douces et ainsi des consommations de chauffage moins élevé qu'en milieu rural, mais aussi des pics de chaleur accentués en été, parfois suffoquant. Plus qu'une simple source d'inconfort thermique pour les citadins, l'îlot de chaleur urbain est en train de passer au centre des préoccupations politiques et sociales, afin de limiter les conséquences sanitaires des canicules qui devraient se multiplier dans les zones tempérées dans les années à venir selon le GIEC.
Prédire avec précision les micro-climats liés aux nouveaux aménagements urbains est donc un enjeu capital. Prendre en compte toutes ses facettes et leurs intéractions requiert une combinaison de modèles physiques plutôt complets et complexes (modèles thermo-radiatifs, aérauliques, évapo-transpiratifs et effets anthropiques). Ceux-ci se basent sur la géométrie 3D des bâtiments, leurs matériaux de construction et son mode d'occupation, mais aussi des données sur leur environnement, la végétation, les sols, l'activité humaine (en particulier les transports) etc... autant de données que peuvent délivrer les maquettes numériques de ville CityGML.
Coupe schématique de visualisation des températures en 2008 pour une nuit de canicule - source : Groupe DESCARTES
Prérequis: Maquette numérique de ville (LoD1 au moins), données sur l'état énergétique des bâtiments, la végétation, les plans d'eau, l'activité humaine.