Influence des paramètres géomorphologiques sur la distribution spatiale de la température de surface en milieu urbain tropical : cas de Brazzaville (2013-2022) (République du Congo)

Abstract

La croissance urbaine rapide des villes d'Afrique centrale s'accompagne d'une intensification des îlots de chaleur urbains, dont la compréhension nécessite d'identifier les déterminants biophysiques de la température de surface (LST). Si l'influence de l'occupation du sol sur la LST est bien documentée dans le monde, le rôle de la géomorphologie reste peu exploré, surtout dans les villes situées dans le bassin du Congo. Cette étude analyse l'influence de six paramètres géomorphologiques (altitude, pente, orientation, courbure, indice topographique d'humidité et distance au réseau hydrographique) sur la distribution spatiale de la LST à Brazzaville au Congo, à partir d’une approche diachronique couvrant les années 2013, 2018 et 2022. À partir du SRTM (30 m) et des images Landsat 8 (n = 30 724 points), l'analyse combine corrélations de Pearson, régression linéaire multiple (OLS), test d'autocorrélation spatiale de Moran's I sur les résidus, et régression géographiquement pondérée (GWR). Les résultats montrent que toutes les variables sont significativement corrélées à la LST (p < 0,001). La pente présente la relation la plus dynamique puisque son effet rafraîchissant se renforçant nettement entre 2013 et 2022 (coefficient OLS de -0,150 à -0,195, soit +30 %). Les modèles OLS globaux, bien que tous significatifs, n'expliquent qu'environ 19 % de la variance de la LST. La forte autocorrélation spatiale des résidus (Moran's I ≈ 0,83–0,87) révèle une non-stationnarité spatiale marquée, confirmée par la GWR qui améliore considérablement l'ajustement (R² ≈ 0,84–0,88) et met en évidence une inversion locale de l'effet de la pente selon le contexte topographique et d'urbanisation (coefficient oscillant entre -0,749 et +0,754). Ces résultats démontrent que la géomorphologie constitue un déterminant structurant et évolutif de la structure thermique urbaine, indépendamment de l'occupation du sol, et plaident pour son intégration dans les documents de planification urbaine et d'adaptation climatique à Brazzaville.

The rapid urban growth of cities in Central Africa is accompanied by an intensification of urban heat islands, and understanding this phenomenon requires identifying the biophysical determinants of land surface temperature (LST). While the influence of land cover on LST is well documented worldwide, the role of geomorphology remains largely unexplored, especially in cities located in the Congo Basin. This study analyzes the influence of six geomorphological parameters (elevation, slope, aspect, curvature, topographic humidity index, and distance to the river network) on the spatial distribution of LST in Brazzaville, Congo, using a diachronic approach covering the years 2013, 2018, and 2022. Using SRTM (30 m) data and Landsat 8 images (n = 30,724 points), the analysis combines Pearson correlations, multiple linear regression (OLS), Moran’s I spatial autocorrelation test on the residuals, and geographically weighted regression (GWR). The results show that all variables are significantly correlated with LST (p < 0.001). Slope exhibits the most dynamic relationship, as its cooling effect increased markedly between 2013 and 2022 (OLS coefficient from -0.150 to -0.195, a 30% increase). The overall OLS models, although all significant, explain only about 19% of the variance in the LST. The strong spatial autocorrelation of the residuals (Moran’s I ≈ 0.83–0.87) reveals marked spatial non-stationarity, confirmed by the GWR, which significantly improves the fit (R² ≈ 0.84–0.88) and highlights a local reversal of the slope effect depending on the topographic and urbanization context (coefficient ranging from -0.749 to +0.754). These results demonstrate that geomorphology is a structuring and evolving determinant of the urban thermal structure, independent of land use, and support its integration into urban planning and climate adaptation documents in Brazzaville.