L’art de la survie : du radeau naturel à la structure flottante
Les fourmis de feu, Solenopsis invicta, sont connues pour plusieurs raisons. Leur surnom, d’abord, vient de leur venin et de leur piqûre douloureuse, qui en font de redoutables envahisseuses. Une étude de 1990 décrit un effondrement du nombre d’espèces de fourmis de 70 % sur les territoires colonisés. Originaires d’Amérique du Sud, ces insectes de moins de 5 millimètres ont conquis les Etats-Unis, l’Australie et la Chine depuis les années 1930, et sont considérés comme des espèces invasives en Europe depuis 2014. Depuis 2011, c’est pour leurs talents de « physiciennes » que ces fourmis font parler d’elles. Pour survivre aux inondations, elles forment avec leurs propres corps des radeaux qui flottent et se dispersent dès qu’elles retrouvent la terre ferme. En 2022, l’équipe de David Hu, à l’Institut de technologie de Géorgie, à Atlanta, a formulé une hypothèse pour expliquer cette construction. Les fourmis sont plus paresseuses que travailleuses : le radeau se forme tout seul. A la manière de flocons de céréales flottant sur un bol de lait, les fourmis se rapprochent par un effet baptisé « Cheerios » en 2005, du nom d’une marque de céréales. Il est dû au jeu complexe entre la gravitation qui tend à faire couler les objets, la poussée d’Archimède qui les fait remonter, et la tension superficielle, une force qui tient les molécules à la surface d’un liquide. La déformation de la surface induite par les objets pesants tend à les rapprocher les uns des autres. Céréales comme fourmis. Ensuite, par leurs mandibules, ces dernières s’accrochent aux pattes de leurs congénères, comme l’avaient montré des clichés spectaculaires de l’équipe de David Hu en 2011, la première à avoir étudié ces radeaux.
Cette ingénierie biologique trouve des échos dans les tentatives humaines de concevoir des structures sur l'eau. En octobre 2025, un radeau de nidification a été mis en place aux Marais du Vigueirat, sur le sentier de la Palunette. Il a été spécialement conçu pour accueillir des espèces de laro-limicoles coloniaux comme les sternes ou les mouettes. D’une superficie d’environ 20 m² et rempli de sable coquillier, ce nouveau radeau flottant est prêt à accueillir ces couples d’oiseaux migrateurs. Sa fonction première est de protéger les oiseaux des perturbations humaines et des prédateurs tels que les renards et les sangliers. Ce radeau a été entièrement conçu par les salariés de l’Association des Amis du Marais du Vigueirat dans le cadre des chantiers d’insertion. Une démarche qui vient en complément des différents programmes de conservation de ces espèces menés depuis plusieurs années. Certains ont été coordonnés par les Amis des Marais du Vigueirat comme le Life+ Envoll de 2013 à 2018. La création et l’installation de cet aménagement bénéficie du soutien financier du Fonds Nature 2050 dans le cadre du programme Nature 2050.
Parfois, ces structures basculent vers l'artistique et l'utopie. Caledonia Curry alias « swoon » a crée les « villes flottantes de la sérénissimes », une scène artistique mélangeant sculpture, installation et expérience humaine. En juillet 2016, une flotte de radeaux est partie de Rennes à la découverte de l’île d’Utopie, « la société idéale » d’après le récit qu’en fait Thomas More qui invente cette île au XVIe siècle. À son bord, un équipage d’artistes, d’architectes et de scientifiques avait pour mission de découvrir cette île. Ces radeaux ont rejoint la mer par le canal d’Ille-et-Rance et la Rance. Pendant quarante jours au fil de l’eau, l’expédition a fait escale dans onze communes d’Ille-et-Vilaine et des Côtes-d’Armor, partenaires de l’expédition, avant de naviguer pendant 9 mois et 21 jours sur l’océan.
De la fragilité des matériaux à la résilience des habitats
L'architecture flottante moderne explore souvent la récupération et l'adaptation aux crises. Cet abri fantaisiste est l'une des trois structures improvisées de la série « shelters » imaginée par Joseph Griffiths à la demande du Next Wave Art Festival de Melbourne. Fabriqué avec des matériaux de récupération, cette version est conçue pour passer du temps sur l'eau. Patchwork de textures multiples, l'extérieur évoque un radeau primitif fait de bric et de broc. Le studio SO ? a élaboré un prototype de structure flottante pour les situations d’urgence post tremblement de terre. Fold & Float est composé d’une structure en fer légère, pliable, spécialement conçue pour les situations d’urgence. Le ponton est lui réalisé en béton. SO ? a réfléchi aux lieux que pouvaient habiter les rescapés de tels évènements.
Dans un esprit plus contemplatif, Le water bed est une structure expérimentale qui permet de faire de brefs séjours à Londres, plus spécifiquement sur ses canaux. Inspiré de l'expérience décrite par Henry David Thoreau dans son livre Walden ou la vie dans le bois écrit au XIXe, Le Walden raft véhicule la même pensée écologiste que son mentor. Amarrée sur un paisible lac de montagne en Auvergne, cette cabane-radeau connue entre opacité et transparence, reprend les proportions de la retraite de l'écrivain américain. Construite en bois et en plexiglass et posée sur un socle en bois de pin, elle offre un intérieur spacieux animé d'incessants jeux de lumière.
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La matérialité de ces radeaux contraste avec la fragilité observée dans des paysages sauvages comme la plage du Grand Radeau aux Saintes-Maries-de-la-Mer. Entre ce lieu et Gil Lorfèvre, c’est une longue histoire. L’ancien journaliste à Midi Libre, passionné de photo, fréquente depuis une trentaine d’années ce lieu secret de Camargue. Il y a une quinzaine d’années, il a commencé à photographier les bois flottés échoués dans ce paysage "magnifique, chaotique, violent, sauvage". Au départ, il a cherché dans ces décombres des images, un bestiaire monstrueux. Peu à peu, il s’est aussi intéressé aux constructions faites sur place avec ces bois flottés, comme des tipis abandonnés par des Indiens de passage. Dans un noir et blanc qui évoque les charognes de Lucien Clergue que Gil Lorfèvre a connu, les photos argentiques au moyen format et non retouchées racontent aussi la fragilité de cet environnement. Gil Lorfèvre le sait : "Ce paysage va disparaître. Ce qu’on a connu, nos enfants ne le connaîtront peut-être pas."
Les villes : des microclimats complexes et leurs enjeux
Au-delà des radeaux, les villes constituent des environnements complexes dont les climats méritent une attention particulière. À la fois causes et victimes du changement climatique, elles font aujourd’hui face à de nombreux défis pour préparer l’avenir. Plus de la moitié de la population mondiale vit aujourd’hui en ville, c’est-à-dire dans un lieu à forte densité humaine mais aussi à forte densité de bâti. Ce chiffre va d’ailleurs continuer à augmenter dans les prochaines décennies et le nombre de citadins devrait pratiquement doubler d’ici 2050, avec sept personnes sur dix dans le monde vivant alors en milieu urbain. Si les zones urbaines ont une incidence déterminante sur la production de gaz à effet de serre (GES) - elles représentent 75 % des émissions globales responsables du changement climatique -, elles sont aussi particulièrement sensibles aux effets de ce changement. Du fait des activités anthropiques mais aussi de la nature du revêtement des surfaces urbaines et des bâtiments, elles sont le lieu de fortes pollutions et de vagues de chaleur de plus en plus fréquentes, qui ont un impact important sur la santé des populations urbaines. Les vagues de chaleurs, comme celles de 2003 ou de 2022 en France, sont associées à une nette surmortalité, en particulier chez les populations les plus fragiles et exposées. La pollution de l’air par les particules fines est, elle, responsable de 40 000 décès par an en France. Ces enjeux de santé publique rendent essentielle une meilleure compréhension des phénomènes atmosphériques dans les villes, d’autant plus dans un tel contexte de changement climatique. Il faut en effet parvenir à adapter les milieux urbains pour les rendre plus habitables dans un futur qui s’annonce irrémédiablement plus chaud.
Pour comprendre le microclimat des villes, il faut d’abord appréhender ce que ce milieu a d’original. Sophie Bastin, chercheuse au Laboratoire atmosphère et observations spatiales (Latmos - Univ.Paris-Saclay/CNRS/UVSQ/SorbonneUniv.) explique : « Le milieu urbain est particulier par l’imperméabilité de ses sols. L’eau y reste moins longtemps, ce qui modifie le bilan énergétique. » Ainsi, l’énergie reçue par la ville (sous forme de rayonnements solaires, par exemple) est renvoyée uniquement sous forme de chaleur, alors que dans un milieu où la végétation prédomine, l’énergie est également utilisée pour faire évaporer l’eau stockée. Elle est alors renvoyée sous forme de chaleur et d’humidité, ce qui limite l’accumulation de chaleur telle qu’observée en ville. « Les bâtiments, même s’ils ont un effet d’ombrage, ont surtout une capacité thermique (capacité à absorber la chaleur) et une conductivité thermique (capacité à transmettre la chaleur) très élevées. Ils emmagasinent la chaleur qu’ils restituent plus lentement, notamment la nuit », continue la chercheuse. Les bâtiments représentent donc une source de chaleur nocturne qui n’existe pas en milieu naturel. De nombreuses autres sources anthropiques de chaleur sont également présentes en ville, comme le chauffage ou la climatisation. Tous ces facteurs expliquent la présence d’un îlot de chaleur sur les centres urbains, se traduisant par une nette différence de température entre la ville et ses alentours, particulièrement la nuit. À Paris, le centre-ville affiche ainsi une température moyenne 2,5°C plus élevée que celle des zones rurales alentour. Certaines nuits, la différence peut même atteindre 8 à 10°C. Cet effet de l’urbanisation qu’est l’îlot de chaleur revêt une importance cruciale dans le contexte actuel du changement climatique qui rend les vagues de chaleur de plus en plus fréquentes et intenses, et encore plus difficilement supportables dans les zones urbaines.
Étudier le climat urbain : mesures, modèles et végétalisation
L’étude de ces microclimats urbains nécessite de combiner des observations réelles et des modélisations physiques. Pour étudier le climat en région Île-de-France, le Latmos dispose des données collectées par le Site instrumental de recherche par télédétection active (Sirta) situé près de l’École polytechnique, à Palaiseau (Essonne). Cet observatoire collecte depuis plus de vingt ans des profils verticaux de températures, de nuages ou de précipitations, à l’aide notamment de radars ou de télédétection par laser (lidar). En complément, les chercheurs et chercheuses utilisent les données provenant du radar de Météo-France situé à Trappes (Yvelines). Sophie Bastin précise : « Les instruments du Sirta regardent vers le haut, là où le radar de Trappes scanne l’horizon et produit des données avec une résolution spatiale de quelques kilomètres. » Ces jeux de données sont aussi enrichis par celles provenant du réseau de stations Météo-France, dont quelques-unes sont situées en milieu urbain (dans le parc Montsouris à Paris notamment), et par des campagnes de mesures complémentaires.
En plus de ces mesures, de nouveaux modèles climatiques commencent à voir le jour pour donner la possibilité de travailler sur des échelles de temps longues, avec de meilleures résolutions spatiales. « On a développé des modèles de climat régionaux qui nous permettent d’avoir des résolutions spatiales beaucoup plus fines que les modèles globaux utilisés auparavant », explique la météorologiste. Ces modèles ont la particularité d’intégrer des données satellites afin de prendre en compte la spécificité de chaque ville : la densité de son bâti, la hauteur de ses bâtiments, la largeur des rues, les capacité et conductivité thermiques des bâtiments. Un modèle de ville (ou schéma urbain) est intégré dans le modèle climatique afin de représenter au mieux les effets de la ville, son interaction avec l’environnement et sa dynamique atmosphérique. On différencie ainsi une zone urbaine très dense comme le centre de Paris des zones pavillonnaires. Bien que ces modèles climatiques ne simulent pas la température à l'échelle d'une rue, en utilisant les bons paramètres, ils reproduisent correctement la variabilité de l'intensité de l'îlot de chaleur urbain. Cette complexification des modèles se fait dans le cadre du projet international CORDEX, coordonné par le World Climate Research Project, et auquel prennent part Sophie Bastin et son équipe. « L’exercice consiste à déterminer quel degré de complexité est nécessaire pour correctement modéliser le cycle de l’eau de la ville et ses alentours, tout en représentant les extrêmes, comme les vagues de chaleur, à l’échelle climatique. »
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Pour répondre à cette question, les scientifiques de différents instituts internationaux font tourner leur modèle avec des schémas plus ou moins complexes et confrontent ensuite les sorties aux données mesurées. Si le modèle est correct, il peut être utilisé pour aider les villes à s’adapter au changement climatique. Dans un tel modèle, il est possible de faire varier la hauteur des bâtiments, leur capacité/conductivité thermique, d’ajouter des parcs, de désimperméabiliser les sols, de construire ou déconstruire une zone de la ville, et de suivre les effets que ces mesures auront sur les précipitations ou les vagues de chaleur, et ce, dans un climat global qui se réchauffe.
Végétaliser davantage les villes est un bon moyen d’adapter ces milieux au changement climatique et de les rendre plus habitables. Les végétaux améliorent la santé et le bien-être des habitants tout en réduisant localement l’îlot de chaleur urbain et les risques d’inondation. Pourtant, cette végétation peut être à l’origine de problèmes de répartition des ressources hydriques et avoir un impact non négligeable sur la qualité de l’air. Le projet InteGREEN, lancé en avril 2025 dans le cadre du PEPR (Programmes et équipements prioritaires de recherche) Villes durables, a pour objectif d’évaluer de la manière la plus complète possible (du point de vue du climat, des ressources hydriques, de la qualité de l’air, des aspects sociologiques, etc.) les services urbains fournis par les végétaux, en tenant compte aussi bien de leurs bienfaits que de leurs effets indésirables. Cette étude interdisciplinaire vise ainsi à aider les villes dans la planification de leurs espaces verts, en leur conseillant par exemple quelles espèces planter et où les installer.
Chimie atmosphérique et dynamique des polluants urbains
Une autre équipe de l’Université Paris-Saclay participe également au projet : celle de Valérie Gros, chercheuse au Laboratoire des sciences du climat et de l’environnement (LSCE - Univ. Paris-Saclay/UVSQ/CNRS/CEA). Spécialisée en chimie atmosphérique expérimentale, cette équipe opère la station du site de l’École polytechnique, comprise dans le Sirta et dont les scientifiques se servent pour mesurer les concentrations de certains polluants in situ. Si Valérie Gros et son équipe s’intéressent aux composés « classiques » comme le benzène, d’origine presque exclusivement anthropique, elles étudient également des composés organiques volatiles (COV) générés par la végétation, comme les terpènes qui donnent aux pins leur odeur particulière. Alors que ces composés ne posent aucun problème en milieu naturel, comme en forêt, la situation est différente en milieu urbain où ils rencontrent des polluants d’origine anthropique tels que l’oxyde d’azote émis par les voitures. « Les COV sont des composés très réactifs qui, par réaction chimique, se transforment dans l’atmosphère et donnent lieu à des polluants secondaires comme l’ozone ou des aérosols organiques », explique Valérie Gros qui, dans le cadre du projet InteGREEN, cherche avec son équipe à déterminer quelles espèces d’arbre sont les moins productrices de COV réactifs et dans quelles conditions.
Valérie Gros et son équipe ont par le passé déjà travaillé sur la question des COV produits par les plantes. Dans le cadre du projet STREET (Impact of stress on urban trees and on city air quality), elles ont réalisé des mesures à Vitry-sur-Seine puis à Paris durant les périodes de printemps-été 2020 à 2022. L’objectif était de quantifier l’impact de l’arbre urbain sur la qualité de l’air. « Nous avons tout d’abord mesuré l’émission de COV de quatorze petits platanes en pot. Nous avons ensuite fait des mesures en conditions plus réelles, en prenant pour objet d’étude un petit parc proche de l’Hôtel de ville de Paris, que nous avons choisi pour sa variété d’espèces végétales ainsi que pour la proximité des quais de Seine, une source importante de polluants anthropiques », précise la chercheuse. Les différentes espèces d’arbres émettant diverses familles de COV, dans des quantités disparates, étudier un parc avec une variété d’arbres sert à identifier quelles espèces sont les moins susceptibles d’être une source de polluants secondaires, et donc à sélectionner les espèces à planter en ville.
Pour mesurer les émissions de COV par les arbres du parc, les scientifiques du LSCE ont conçu une chambre dans laquelle elles et ils ont enfermé une des branches d’arbre, puis mesuré tout ce qui entrait et sortait de la chambre. Après avoir collecté ces données et analysé la différence entre les entrées et sorties, les scientifiques ont coupé la branche afin de déterminer sa masse et de rapporter la quantité d’émission de COV à la biomasse correspondante. « C’est grâce à toutes ces mesures qu’on a calculé le facteur d’émission de la branche », souligne Valérie Gros. L’émission de COV étant favorisée par les rayonnements solaires et la chaleur, l’équipe a attendu l’été pour réaliser son étude qui a abouti à l’observation de niveaux de COV très élevés, et donc à une plus grande production d’aérosols organiques. Les mesures n’ayant été effectuées que sur un mois et très localement, l’équipe de STREET les a ensuite intégrées dans un modèle informatique afin de généraliser les résultats et de les rendre plus représentatifs dans le temps et l’espace. Ce modèle a aussi intégré des mesures faites par l’observatoire du LSCE, localisé sur le plateau de Saclay, et servant de bruit de fond régional. « Sur le plateau de Saclay, quand les vents viennent du sud-ouest, les niveaux de pollution de l’air sont très faibles car ils n’ont traversé que peu de zones urbanisées », précise Valérie Gros. L’équipe est parvenue à quantifier l’impact des arbres sur la qualité de l’air à l’échelle de la ville. Elle a montré que, sur le cas d’étude de l’été 2022, les émissions de COV par les arbres induisent une augmentation de 5 à 10 % de la concentration de particules secondaires. Bien qu’intégrer les végétaux dans des modèles de qualité de l’air soit nécessaire, il est important de noter que les sources anthropiques de polluants dominent largement en ville. Et les arbres apportent par ailleurs de nombreux avantages, comme la réduction locale de l’îlot de chaleur urbain. Les études, comme celles réalisées dans le cadre du projet STREET et du projet InteGREEN, aident les villes à choisir quelles espèces végétales planter en tenant compte aussi de la pollution de l’air.
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Toitures végétalisées et gestion thermique du bâti
Les arbres ne sont pas les seuls végétaux présents dans les villes. Les herbacées en sont d’autres, introduites notamment sous la forme de toits végétalisés. Ces derniers étant situés en hauteur, leur effet sur l’îlot de chaleur au niveau de la rue se révèle faible. Mais indirectement, ils améliorent l’efficience énergétique du bâtiment sur lequel ils se trouvent. « Si on améliore cette efficience énergétique, il y a moins de transfert de chaleur vers l’intérieur du bâtiment. On relargue moins de chaleur liée à l’utilisation de la climatisation et on diminue l’îlot de chaleur », explique Patrick Stella, maître de conférences à AgroParisTech et chercheur au laboratoire Écologie fonctionnelle et écotoxicologie des agroécosystèmes (Ecosys - Univ. Paris-Saclay/AgroParisTech/INRAE). Si cet effet d’isolation thermique produit par les toits végétalisés est bien connu lors de conditions estivales, comprendre leur effet en hiver est tout aussi important, le risque étant qu’ils refroidissent le bâtiment. Patrick Stella s’intéresse à la question en étudiant les toits de l’ancien bâtiment d’AgroParisTech, situé rue Claude Bernard, à Paris. « Il s’agit d’un vieil immeuble haussmannien mal isolé sur lequel étaient présentes deux toitures végétalisées : une extensive (une fine couche de sol agrémentée de façon éparse de sedums) et une semi-extensive (une pelouse sur une couche de sol plus épaisse) », décrit l’enseignant-chercheur.
Perspectives locales : mésoclimats et topoclimats
La compréhension des microclimats ne se limite pas à la grande échelle urbaine. Elle peut s'appliquer à des échelles plus restreintes. Quand on annonce de la pluie, il n'est pas rare que la couverture nuageuse se déchire et que mon village reste au sec. Par exemple lors des violents orages du 14 juillet 2010, j'ai juste eu 20 minutes de pluie modérée. Si tu observes ces caractéristiques de manière récurrente, habituelle même, et que la température relevée est fiable et comparable à celle des autres villages, vous pouvez nous dire le lieu du village, je pense qu'on devinera rapidement la réalité ou pas d'un micro-climat. Village situé en plaine à 16m d'altitude. Il convient plutôt de parler de mésoclimat ou topoclimat si c'est à l'échelle de ton village.
J'ai oublié aussi de préciser qu'à 2 km au nord d'Hensies se trouve le canaux Hensies - Pommeroeul et Blaton - Peronnes (be). Est ce possible qu'un cours d'eau ait des influences sur le temps ? En plus des canaux il y a aussi des marais. Les marais peuvent modifier légèrement le climat comme en Camargue par exemple, mais bon la aussi c'est compliqué car il faudrait savoir l'étendu des marais et s'il y'en a beaucoup ou peu, mais en principe les retenues d'eau comme les lacs par exemple modifient surtout le climat parce qu'ils créent de légères brises (les brises de lacs), mais la aussi attention quand tu dis que tu observes 1°C/3°C de plus c'est sur combien d'années et avec quel type de thermomètre ? J'utilise un thermomètre numérique. Je ne vais pas confirmer qu'il fait plus chaud chez moi puisque j'ai commencé à étudier le climat cet été. C'est quand la température est proche de 0°C qu'on peut se rendre compte de la différence. Ce qui se passe c'est qu'il pleut chez moi et qu'il neige 5 km plus loin. Aujourd'hui à 9h30 j'ai parcouru un trajet de 10 km pour étudier la nébulosité. Chez moi la nébulosité était assez faible pour pouvoir localiser le soleil et 10 km plus loin elle était très abondante. En début d'après midi, le soleil dominait ; une "bulle de beau temps" s'était formée. Nébulosité de quel type ? Peut être que les marais font une sorte de brise et empêchent la descente de température, avec des eaux plus douces. Pour la neige, les marais ou une topographie particulière favorisent un radoucissement de la masse d'air, et ça peut faire fondre la neige, il suffit de quelques dixièmes !
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