Wet-bulb temperature : définition, seuil 35°C, survie

Le 25 juillet 1987, la station météorologique de Jacobabad, dans la province pakistanaise du Sind, enregistre pour la première fois documentée une wet-bulb temperature de 35°C. À cet instant précis, le corps humain perd toute capacité physique à dissiper sa chaleur métabolique. Quelques heures suffisent pour qu'un adulte en bonne santé, à l'ombre, sans aucun effort physique, voie sa température centrale glisser vers 42°C et meure d'hyperthermie. Le seuil a été franchi de nouveau dans cette même ville en 2005, 2010 et 2012 selon les ré-analyses de Colin Raymond publiées dans Science Advances en 2020. Ras al Khaimah, aux Émirats arabes unis, l'a atteint quatre fois entre 1995 et 2010.

Ce seuil de 35°C wet-bulb a été théorisé en 2010 par Steven Sherwood et Matthew Huber dans un papier de PNAS. Il a longtemps servi de référence pour cartographier les régions du monde appelées à devenir physiquement inhabitables sous réchauffement. Sauf qu'une équipe de physiologistes de Penn State University, dirigée par Daniel Vecellio et W. Larry Kenney, a publié en février 2022 dans le Journal of Applied Physiology une étude expérimentale qui révise ce chiffre à la baisse : pour un jeune adulte sain au repos, le seuil réel se situe autour de 31°C wet-bulb, pas 35°C. Quatre degrés d'écart qui changent radicalement le décompte des heures vivables.

La wet-bulb temperature (Tw, TWB ou T_w selon les conventions) correspond à la température la plus basse atteignable par une masse d'air par évaporation pure d'eau, à pression atmosphérique constante. Le dispositif historique de mesure consiste en un thermomètre dont le bulbe est entouré d'une mèche en mousseline imbibée d'eau distillée, ventilée mécaniquement à au moins 5 m/s pour saturer la couche limite. L'évaporation refroidit le bulbe. À l'équilibre, l'écart entre température sèche (T_d, mesurée par un thermomètre nu) et température humide donne directement la dépression psychrométrique, fonction de l'humidité relative ambiante.

Trois cas figurent l'utilité du concept.

L'écart entre T_d et Tw mesure le potentiel d'évaporation disponible. Quand l'air est saturé, l'écart tombe à zéro et la wet-bulb temperature égale la température sèche. C'est ce cas extrême qui définit la borne physiologique.

À ne pas confondre avec la wet-bulb globe temperature (WBGT), indice composite utilisé par l'OSHA et le NIOSH pour le travail en extérieur. La WBGT combine wet-bulb naturelle (sans ventilation forcée), température globe noir (rayonnement solaire) et température sèche selon la formule WBGT = 0,7·Tnwb + 0,2·Tg + 0,1·T_d en plein soleil. La wet-bulb pure de Sherwood-Huber capture la physique du refroidissement évaporatif à l'ombre, sans charge radiative. Les deux métriques ne sont pas interchangeables.

Calculer la wet-bulb temperature à partir de mesures standard (température sèche, humidité relative) demande historiquement une résolution numérique itérative de l'équation psychrométrique. Roland Stull, météorologue à l'University of British Columbia, publie en 2011 dans le Journal of Applied Meteorology and Climatology une approximation empirique analytique, calibrée par programmation génétique sur un large corpus psychrométrique :

Tw = T·atan[0,151977·(RH + 8,313659)^(1/2)] + atan(T + RH) − atan(RH − 1,676331) + 0,00391838·RH^(3/2)·atan(0,023101·RH) − 4,686035

avec T la température sèche en °C, RH l'humidité relative en pourcentage et Tw la wet-bulb temperature en °C. Domaine de validité : RH entre 5 % et 99 %, T entre −20°C et 50°C, pression atmosphérique 1013 mb. Erreur absolue moyenne inférieure à 0,3°C sur le domaine, erreur maximale entre −1°C et +0,65°C.

La formule est aujourd'hui implémentée dans tous les pipelines climatiques majeurs : ERA5 de l'ECMWF, MERRA-2 de la NASA, bibliothèques Python (MetPy), R (humidity), NCL et Julia (PsychroLib). Pour les ré-analyses sur plusieurs décennies, le calcul à grande échelle s'appuie dessus comme standard. Au-delà de 1013 mb (basse altitude, climat sec), de petites corrections de pression deviennent nécessaires : l'erreur grimpe à 1°C en altitude, ce qui suffit à fausser une cartographie de seuils critiques.

Le seuil théorique de 35°C wet-bulb publié en 2010 par Steven Sherwood (UNSW Sydney) et Matthew Huber (Purdue University) dans les Proceedings of the National Academy of Sciences découle d'un raisonnement thermodynamique simple. Le corps humain au repos produit environ 100 W de chaleur métabolique. Pour maintenir une température centrale stable autour de 37°C, la peau doit rester plus froide que le cœur d'au moins 2°C, soit 35°C maximum. En dessous de ce gradient, le sang ne peut plus transporter la chaleur du noyau vers la périphérie.

Or la peau se refroidit principalement par évaporation de la sueur (jusqu'à 80 % du flux thermique en climat chaud). L'évaporation cesse dès que l'air ambiant atteint sa propre limite humide, autrement dit dès que la wet-bulb temperature égale la température cutanée cible. À Tw = 35°C, la peau ne peut plus se refroidir. À ce moment, la température centrale grimpe inéluctablement vers les valeurs léthales (42°C à 43°C) en six heures environ pour un adulte acclimaté, moins pour un enfant, une personne âgée ou un malade chronique.

Sherwood et Huber concluaient que Tw = 35°C constitue donc la borne supérieure absolue d'habitabilité humaine, au-delà de laquelle aucune adaptation comportementale n'est possible : ventilateur, ombre, vêtements, hydratation, tout devient inopérant. Seule la climatisation active ou l'évacuation rapide vers une zone plus fraîche peut sauver la vie. Le papier identifiait, par ailleurs, que ce seuil n'avait jamais été observé en climatologie moderne. Dix ans plus tard, Raymond et coauteurs le retrouvent dans les ré-analyses ERA5.

Le seuil théorique de 35°C reposait sur une approximation : la peau peut effectivement atteindre 35°C, mais cela suppose un transport thermique parfait depuis le noyau, sans déperdition métabolique additionnelle, sans charge cardiovasculaire. La réalité physiologique est plus dégradée. Pour la tester expérimentalement, Daniel Vecellio, Tony Wolf, Rachel Cottle, Bruce Kanik, Larry Kenney et leur équipe du PSU HEAT (Penn State Human Environmental Age Thresholds) Project ont placé 24 jeunes adultes en bonne santé (âgés de 18 à 34 ans) dans une chambre climatique, soumis à un effort minimal mimant les activités quotidiennes (marche lente, station debout). Le protocole : température et humidité montant progressivement jusqu'à ce que la température centrale du sujet, mesurée par capsule ingérée, dévie de son équilibre.

Les résultats, publiés en février 2022 dans le Journal of Applied Physiology, contredisent frontalement le seuil de 35°C :

• Climat chaud-sec (36°C à 40°C de température sèche, faible humidité) : seuil critique entre 25°C et 28°C wet-bulb.
• Climat chaud-humide (36°C à 40°C, forte humidité) : seuil critique entre 30°C et 31°C wet-bulb, moyenne 30,55°C avec écart-type 0,98°C.

Un papier complémentaire publié par la même équipe dans PNAS en 2023 (Greatly enhanced risk to humans as a consequence of empirically determined lower moist heat stress tolerance) étend le résultat à des populations à risque (60-80 ans, hypertendus, diabétiques). Le seuil s'effondre encore : autour de 28°C wet-bulb pour les seniors en climat humide. La conclusion de Kenney en 2022 reste la formulation la plus claire :

"Nos résultats suggèrent que dans les parties humides du monde, on devrait commencer à s'inquiéter, même pour des jeunes adultes en bonne santé, dès qu'on dépasse 31°C wet-bulb."

Ce que Sherwood et Huber prédisaient comme borne d'habitabilité fin de siècle devient, avec la révision PSU HEAT, une zone de stress critique déjà fréquente dans le delta du Bangladesh, les plaines du Gange et du fleuve Sind, et le bassin amazonien.

Le papier de Colin Raymond, Tom Matthews et Radley Horton (Science Advances, mai 2020, The emergence of heat and humidity too severe for human tolerance) a passé au crible 7 877 stations météorologiques mondiales sur la période 1979-2017, complétées par les ré-analyses ERA5. Trois résultats majeurs.

Doublement de la fréquence à toutes les bornes critiques. Les occurrences planétaires de Tw supérieur à 27°C, 29°C, 31°C et 33°C ont doublé entre 1979 et 2017. La pente est linéaire, alignée sur la hausse de la température globale.

Premières occurrences réelles à 35°C. L'analyse identifie 14 événements de Tw supérieur à 35°C entre 1979 et 2017, tous concentrés sur deux zones : la côte du golfe Persique (Ras al Khaimah, Dhahran, Doha) et la basse vallée du Sind (Jacobabad, Sibi, Dadu). Tous durent moins de deux heures, tous restent confinés à quelques kilomètres carrés. Jacobabad cumule six occurrences documentées : 25 juillet 1987, 5 juin 2005, 7 juin 2005, 27 juin 2010, 30 juin 2010, 13 juillet 2012. Ras al Khaimah : 2 août 1995, 12 août 1995, 11 août 2009, 8 juillet 2010.

Géographies émergentes. Les régions où la frontière des 30°C-31°C wet-bulb devient désormais routinière en été incluent le delta du Gange-Brahmapoutre (Bangladesh), la côte ouest de l'Inde (Mumbai, Surat), le bassin amazonien sud-occidental (Brésil, Bolivie), le sud-est des États-Unis (Texas, Louisiane, Floride) et le golfe de Guinée. La vague de chaleur de 2024 au Pakistan a vu Jacobabad enregistrer un wet-bulb mesuré à 32°C pour une température sèche de 52°C, soit au-dessus du seuil PSU HEAT pour les jeunes adultes.

Les vagues de chaleur indo-pakistanaises de 2015 (mai-juin, Karachi) avaient déjà tué environ 2 500 personnes au Pakistan et 2 300 en Inde selon les chiffres de la South Asia Heat Health Information Network ; les ré-analyses post-événement situent les wet-bulb maximaux entre 29°C et 30°C sur quelques heures, donc en dessous du seuil théorique mais au-dessus des seuils PSU HEAT révisés.

Les projections les plus citées en 2026 proviennent de plusieurs publications convergentes :

• Pal et Eltahir 2016 (Nature Climate Change) sur le golfe Persique sous RCP8.5.
• Im, Pal et Eltahir 2017 (Science Advances) sur le bassin Indo-Gangétique.
• Speizer, Raymond, Ivanovich et Horton 2022 (Geophysical Research Letters) sur les régions AR6 du GIEC.
• Vecellio, Kong, Kenney et Huber 2023 (PNAS) sur les seuils empiriques actualisés.
• Schwingshackl, Sillmann, Vicedo-Cabrera, Sandstad et Aunan 2024 (Communications Earth & Environment) sur le golfe Persique.

Trois projections fortes émergent.

Indus et Gange. Sous RCP8.5 (trajectoire de réchauffement de l'ordre de 3,3°C à 5,7°C à 2100 selon l'AR6, Chapter 4), le sud du Pakistan, la plaine du Gange et le delta du Bangladesh franchissent régulièrement Tw = 35°C plusieurs jours par an d'ici 2070-2100. Im et coauteurs estiment qu'environ 30 % de la population sud-asiatique (soit plus de 600 millions de personnes en projection) sera exposée à des wet-bulb supérieures à 31°C chaque été d'ici 2100, et qu'environ 2 % à 4 % vivront sous des wet-bulb supérieures à 35°C plusieurs heures par an.

Golfe Persique. La géographie est singulière : eaux du golfe peu profondes et fortement chauffées (jusqu'à 35°C en surface en été), brises de mer chargées d'humidité, dépressions thermiques sur la péninsule arabique. Pal et Eltahir 2016 modélisent des Tw supérieures à 35°C sur Doha, Dubaï, Abou Dhabi et Bandar Abbas plusieurs jours par décennie sous RCP8.5 dès 2070. Schwingshackl et coauteurs 2024 affinent en localisant les maxima en fin d'après-midi sur la côte sud-est de la péninsule.

Amazone et Afrique. Sous RCP8.5, le bassin amazonien sud-ouest et le golfe de Guinée rejoignent la zone à risque entre 2050 et 2080, avec des Tw entre 31°C et 33°C en saison humide. Les populations exposées y disposent de très faibles taux de climatisation, ce qui aggrave le risque sanitaire pour un même seuil physique.

Sous le scénario RCP4.5 (réchauffement modéré, environ 1,7°C à 3,2°C à 2100), Tw = 35°C reste confiné à des occurrences ponctuelles dans les zones déjà touchées : golfe Persique, Sind, delta du Gange. Sous RCP2.6 (trajectoire compatible avec l'Accord de Paris), aucun dépassement régulier n'est projeté.

Le débat scientifique autour du seuil de 35°C wet-bulb met en lumière trois limites du concept.

Hétérogénéité physiologique. Le seuil de Sherwood-Huber suppose un adulte en bonne santé. Les personnes âgées, les enfants en bas âge, les malades cardiaques, les patients sous bêtabloquants ou diurétiques, les femmes enceintes, les travailleurs en effort physique soutenu, tous franchissent leur propre seuil critique à des Tw bien plus basses (entre 25°C et 30°C pour les profils les plus fragiles).

Durée d'exposition. Tw = 35°C tue en environ six heures à l'ombre sans aucun effort. Tw = 32°C tue aussi, en 12 à 24 heures. Tw = 30°C peut tuer en plusieurs jours pour des populations sans accès à la climatisation. Le concept de seuil instantané masque le concept de dose thermique cumulée, qui prédit mieux la mortalité réelle.

Effets de structure sociale. Un wet-bulb de 30°C dans une favela brésilienne sans ventilation produit plus de morts qu'un wet-bulb de 33°C à Doha, où chaque pièce est climatisée. La mortalité par stress thermique est une fonction du seuil physique multiplié par la vulnérabilité sociale (revenu, accès à l'électricité, qualité du logement, isolement social, comorbidités). Le rapport Lancet Countdown 2024 documente une hausse de 23 % de la mortalité liée à la chaleur depuis les années 1990, soit environ 546 000 décès annuels dans la dernière décennie, très majoritairement dans des pays à revenu faible ou intermédiaire.

Critique de la borne 35°C elle-même. Le papier de Pinto Pereira, Cuesta, Lloyd, Cortés, Burchfield, Tyrrell, Mosello et Pradhan publié en 2023 dans Environmental Research Letters (Is a wet-bulb temperature of 35°C the correct threshold for human survivability ?) remet en cause la valeur même de 35°C en pointant que la peau humaine ne maintient jamais réellement 35°C en condition critique ; la transpiration efficace cesse avant. La borne réaliste de survie individuelle se situe selon ces auteurs entre 31°C et 33°C wet-bulb, en cohérence avec les résultats PSU HEAT.

Pour les autorités sanitaires, suivre la seule wet-bulb temperature présente des limites opérationnelles. Trois métriques complémentaires sont aujourd'hui mobilisées :

• Heat Index (HI) du National Weather Service américain, combinant température sèche et humidité relative en une "température ressentie" empirique. Plus simple à communiquer au grand public, mais moins précis sur le plan thermodynamique.
• WBGT de l'OSHA et du NIOSH, intégrant rayonnement solaire et vent, dédié au monde du travail. NIOSH publie depuis les années 1970 des seuils d'alerte (RAL) et d'exposition (REL) modulés selon le degré d'acclimatation.
• UTCI (Universal Thermal Climate Index) développé par l'International Society of Biometeorology, qui intègre les six paramètres pertinents (température, humidité, vent, rayonnement, métabolisme, isolation vestimentaire) en une seule température équivalente. C'est l'indice utilisé par l'ECMWF dans les services Copernicus pour les bulletins de chaleur européens.

Pour la France, Météo-France et Santé publique France pilotent depuis 2004 le Système d'alerte canicule et santé (SACS) sur la base d'indicateurs biométéorologiques (IBM moyens jour et nuit), pas directement sur la wet-bulb temperature. Le seuil de déclenchement varie selon les départements et tient compte de la mortalité historique observée.

La wet-bulb temperature reste, malgré ces alternatives, la métrique de référence en climatologie pour identifier les régions du globe dont l'habitabilité humaine est menacée à moyen terme. Elle isole un mécanisme physiologique non négociable : sans évaporation possible, la vie cellulaire ne tient pas. Les autres indices la pondèrent ; ils ne la remplacent pas.

L'adaptation aux wet-bulb critiques recouvre trois familles de réponses, échelonnées selon l'horizon temporel.

À court terme, le triptyque classique des plans canicule : alertes biométéorologiques précoces (72 heures à l'avance), refuges climatisés gratuits (centres commerciaux, médiathèques, gymnases), maraudes sociales auprès des isolés. La France a pleinement déployé ce schéma après le drame de 2003 (15 000 décès). Le Pakistan, le Bangladesh et l'Inde l'ont structuré post-2015 sous le label Heat Action Plan, validé scientifiquement par le NRDC américain et l'Organisation mondiale de la santé. Voir aussi notre dossier sur l'îlot de chaleur urbain qui amplifie localement les wet-bulb critiques.

À moyen terme, la transformation du bâti : isolation lourde, toitures et façades à fort albédo, végétalisation, ventilation passive croisée, ombrage urbain par arbres adultes (effet evapotranspiratoire mesurable, jusqu'à 4°C de réduction de la température sèche locale). La climatisation reste l'outil le plus efficace contre la wet-bulb critique, mais sa généralisation alimente un cercle vicieux : surconsommation électrique, chaleur rejetée à l'extérieur, émissions de gaz à effet de serre supplémentaires. Le passage massif aux pompes à chaleur à fluide naturel (CO2, propane) limite partiellement ce piège.

À long terme, la seule réponse structurelle reste l'atténuation : ramener la trajectoire d'émissions sur RCP2.6, c'est-à-dire compatible avec un réchauffement de 1,5°C à 2°C. Toute trajectoire supérieure place mécaniquement plusieurs centaines de millions de personnes sous des wet-bulb critiques pour eux. Les travaux du World Weather Attribution permettent de calculer l'influence de chaque vague de chaleur récente sur le forçage anthropique, et nourrissent les politiques publiques d'adaptation. Pour décoder ces méthodologies, voir notre article sur l'attribution rapide et celui sur la dynamique générale du réchauffement climatique.

La wet-bulb temperature, métrique née d'un thermomètre humide ventilé inventé au XIXe siècle, dit aujourd'hui ce que des décennies de discours politique ont peiné à formuler simplement : il existe une borne physique au-delà de laquelle un corps humain meurt, indépendamment de tout ce qu'il peut faire. Cette borne est déjà franchie. La question n'est plus si, mais combien de fois et combien de millions par an.

• Sherwood et Huber, An adaptability limit to climate change due to heat stress, PNAS, 2010
• Vecellio, Wolf, Cottle, Kenney, Evaluating the 35°C wet-bulb temperature adaptability threshold for young, healthy subjects (PSU HEAT Project), Journal of Applied Physiology, 2022
• Vecellio, Kong, Kenney, Huber, Greatly enhanced risk to humans as a consequence of empirically determined lower moist heat stress tolerance, PNAS, 2023
• Raymond, Matthews, Horton, The emergence of heat and humidity too severe for human tolerance, Science Advances, 2020
• Stull, Wet-Bulb Temperature from Relative Humidity and Air Temperature, Journal of Applied Meteorology and Climatology, 2011
• Pinto Pereira et al., Is a wet-bulb temperature of 35°C the correct threshold for human survivability, Environmental Research Letters, 2023
• Speizer, Raymond, Ivanovich, Horton, Concentrated and Intensifying Humid Heat Extremes in the IPCC AR6 Regions, Geophysical Research Letters, 2022
• Schwingshackl et al., Evening humid-heat maxima near the southern Persian/Arabian Gulf, Communications Earth & Environment, 2024
• The 2024 report of the Lancet Countdown on health and climate change, The Lancet, 2024
• Brief periods of dangerous humid heat arrive decades early, NOAA Climate.gov, 2020
• IPCC AR6 Working Group I, Chapter 4 : Future Global Climate, Scenario-based Projections and Near-term Information, 2021
• Penn State University, Humans can't endure temperatures and humidities as high as previously thought, 2022
• OSHA Technical Manual, Section III Chapter 4, Heat Stress
• Im, Pal, Eltahir, Deadly heat waves projected in the densely populated agricultural regions of South Asia, Science Advances, 2017