Allez-vous mourir de chaud ?

Nous n'en sommes qu'à la mi-juillet et les vagues de chaleur frappent déjà l'hémisphère nord comme un boxeur sourd à la 7e reprise : 50°C le 29 juin au Canada, 50°C le 10 juillet au Maroc, 55°C le même jour dans la vallée de la mort, 50°C le 20 juillet en Turquie... En comparaison les quelques 35°C attendus dans le sud de la France cette semaine semblent presque rafraichissants... A chacune de ces canicules, une question revient : les températures atteintes peuvent-elles être mortelles ?

Théoriquement, on peut évidemment mourir de chaud mais cela reste aujourd'hui très rare. Dans cet article, je vais essayer de vous expliquer pourquoi, à partir de quelles températures le risque devient significatif et ce à quoi on peut s'attendre pour les prochaines décennies.

Comment est régulée la température du corps humain ?

Il peut y avoir beaucoup de raisons de mourir pendant une vague de chaleur, en fait presque toutes les causes médicales de mortalités augmentent en période de canicule : maladies cardiovasculaires, respiratoires... mais aussi maladies infectieuses ou endocriniennes. On se noie aussi plus, à moins que l'on meure au contraire de deshydratation. Dans le passé, les périodes de chaleur étaient aussi propices à de grandes épidémies, notamment de dysentrie.

Mais imaginons que vous soyez en bonne santé, que vous ayez accès à de l'eau potable et que vous ne vous baigniez pas en armure, comment la chaleur pourrait-elle vous tuer ?

Pour survivre, vous devez maintenir votre corps aux alentours de 37°C. Comme il fait rarement 37°C à l'extérieur, vous êtes fourni avec chauffage central intégré en série : votre métabolisme produit une puissance de l'ordre de 100W, à peu près autant qu'un petit sèche-serviette.

Ce luxe vient avec ses contraintes : une fois que votre température a atteint les 37°C désirés, vous devez trouver une façon de vous débarrassez de vos 100W. Sinon, première loi de la thermodynamique oblige, vous allez gagner en énergie et continuer à vous réchauffer.

Pour réguler sa température, votre corps s'y prend essentiellement de deux façons : par conduction et par évaporation.

La conduction est une affaire simple : vous vous trouvez en général dans de l'air plus froid que vous, vous allez le réchauffer et il va vous refroidir. L'équilibre se fait naturellement autour de 20°C. Si la température ambiante baisse, vous allez commencer à céder trop d'énergie. Il faudra vous isoler de l'air trop froid et mettre un pull...

Au contraire, si la température augmente le contact de l'air ne sera plus suffisant pour évacuer vos 100W. Vous pourrez un temps vous en sortir en exposant plus votre corps ou en accélérant la circulation de l'air (avec un ventilateur, par exemple). Si ce n'est pas suffisant, le deuxième mécanisme va se mettre en route : vous allez transpirer.

Ce n'est pas la transpiration qui vous rafraichit, c'est son évaporation : comme il faut une grande quantité d'énergie pour faire passer de l'eau de l'état liquide à l'état gazeux, une évaporation au contact de votre peau va absorber votre chaleur excédentaire. Cela marche que cette eau vienne de votre transpiration ou de l'extérieur, par exemple d'un brumisateur. Même si c'était votre seul mécanisme de régulation, il suffit de faire s'évaporer 2.6 millilitres par minute (soit un volume équivalent à un pot de yaourt par heure) pour évacuer vos 100W.

Pourquoi peut-on mourir de chaud ?

C'est ce mécanisme qui vous permet de survivre à des températures dépassant 35°C. Mais celui-ci aussi a sa limite : l'humidité relative.

L'humidité relative est le rapport, à une température donnée, entre la quantité d'eau-vapeur dans l'air et la quantité maximale que l'air peut contenir. Si l'humidité relative est élevée, l'air est presque saturé d'eau et l'évaporation devient plus difficile. Si au contraire elle est basse, l'air est très sec et l'eau s'évapore rapidement.

Imaginons que vous vous trouviez dans un environnement où la température est de 35°C et l'humidité relative de 100%. Que se passerait-il ?

La température de l'air ne vous permet pas de vous refroidir par conduction et, l'air étant déjà saturé d'eau, votre transpiration ne peut donc pas s'évaporer. Vous n'avez plus aucun moyen de vous débarraser de vos 100W. Si vous ne trouvez pas rapidement une solution pour vous rafraichir, cette énergie va s'accumuler et la température de votre corps augmentera d'un degré à peu près toutes les 45 minutes. Au bout de 4 heures environ, elle atteindra 42°C, seuil au-delà duquel le corps subit des dommages irreversibles.

Au programme : deshydradation, épuisement, crampes de chaleur, syncope et, finalement, hyperthermie (ou "coup de chaleur") et mort. Et ce n'est pas une exagération : dans des conditions réelles, où il est possible de rafraichir la victime et d'appeler des secours, un coup de chaleur est mortel dans 15 à 25% des cas.

Comment évaluer les risques liés à la chaleur ?

On le voit sur cet exemple, il ne suffit pas de regarder un thermomètre pour savoir si la chaleur peut être mortelle pour un individu en bonne santé. Le risque apparait lorsque la température de l'air approche de celle du corps, mais si l'humidité relative est basse il est possible de supporter des températures bien supérieures grâce à l'évaporation de la transpiration.

C'est ici qu'entre en scène un indicateur dont vous avez certainement entendu parler : la température de thermomètre mouillé, ou température humide. C'est une mesure qui combine température de l'air et humidité relative et permet de savoir facilement à quel point la combinaison des deux est dangereuse : si vous êtes exposé à une température humide proche de la température de votre corps (disons 35°C), vous allez mourir en quelques heures, même si vous êtes en bonne santé, au repos, à l'ombre et hydraté.

Tout ça est très bien, on sait enfin à partir de quand la chaleur devient mortelle mais, me direz-vous, comment mesurer la température de thermomètre mouillé ? Hé bien, comme son nom l'indique, cette température est celle qui serait mesurée par un thermomètre dont la base est enveloppée dans un coton humidifié avec de l'eau à température ambiante.

Thermomètre mouillé datant des années 1930 (à droite) : l'ampoule dans laquelle trempe la mèche doit être remplie d'eau à température ambiante. A gauche se trouve un thermomètre ordinaire, le dispositif au centre permet d'évaluer l'humidité relative de l'air à partir des deux températures (Musée de l'histoire des sciences d'Oxford).

Evidemment, cette façon de mesurer n'est pas très pratique. De nos jours, la température de thermomètre mouillé est plutôt calculée à partir de la température ordinaire et de l'humidité relative. Mais autant le dire tout de suite : ce n'est pas un calcul que vous allez faire de tête...

Pour briller en société, voici la formule de Stull qui donne une approximation valable dans la plupart des conditions usuelles en fonction de la température ordinaire en degrès celsius (T) et de l'humidité relative en pourcents (φ) :

A défaut d'apprendre cette formule par coeur, vous pouvez retenir que la température humide est toujours inférieure à la température ordinaire et décroit avec le taux d'humidité. A titre d'exemple, si la température est de 30°C, la température humide est d'environ :

• 27.1°C à 80% d'humidité relative,
• 24.0°C à 60%,
• 20.5°C à 40%,
• 15.9°C à 20%.

Notez que la température humide à de nombreuses autres applications dans l'agriculture ou l'industrie. Par exemple, elle va déterminer l'efficacité du refroidissement dans une tour aéroréfrigérante (comme celles utilisées par certaines centrales électriques).

Et demain ? Impact du changement climatique sur le risque d'hyperthermie

Où que l'on soit sur la planète, il est aujourd'hui rarissime que la température humide dépasse 35°C. Seules une poignées de stations météorologiques en Asie du Sud, au sud-ouest de l'Amérique du nord et sur les côtes moyen-orientales ont déjà relevé ces conditions, généralement pendant une période n'excédant pas une heure ou deux.

Les décès par hyperthermie existent mais ils font souvent intervenir d'autres facteurs qui augmentent la quantité de chaleur que le corps doit évacuer, par exemple une exposition prolongée au soleil ou une activité physique.

Température humide maximale entre 1979 et 2017 (source)

Il est cependant impossible de ne pas se poser la question : avec le réchauffement du climat, comment va évoluer la température humide ? Est-il possible que des régions dépassent régulièrement 35°C, le seuil au-delà duquel même avec toutes les mesures de prévention possibles (bonne santé, ombre, hydratation, repos...) un être humain meurt en quelques heures, devenant en pratique inhabitables ?

Plusieurs études récentes se sont penchées sur cette question, et la réponse est probablement oui. Les modèles climatiques prévoient l'apparition de vagues de chaleur avec des températures humides supérieures à 35°C dans la seconde moitié du siècle, dans le Golfe Persique, en Asie du Sud et en Chine. Il est possible que la limite soit dépassée plus tôt localement, notamment sur les côtes.

Cependant ces évaluation mettent aussi en lumière un effet de seuil très marqué selon le scénario adopté pour la concentration en gaz à effet de serre. Dit autrement, nos émissions actuelles décident si, dans 50 ans, le monde connaitra ponctuellement et localement des vagues de chaleur mortelles ou si des régions entières deviendront inhabitables.

 Publié le 21 juillet 2021 par Thibault Laconde