MENVSC / Department of Geography and Geo-Information Sciences / Climate change has a crucial impact on livelihoods, economy, and water resources due to the occurrence of weather and climate extreme events such as floods, droughts and heat waves. Extreme weather has been increasing worldwide, hence the need to understand their nature and trends. The aim of this study was to analyse the spatial variability and long-term trends of climate extremes over the Limpopo in South Africa from 1960 to 2014. Rainfall, temperature, and circulation fields were analysed to understand the extent, nature of climate extremes over the Limpopo. Extreme value theory (EVT) is a powerful method that was also employed in this study to provide statistical models for events rarely observed. R statistical software was used for clustering analysis which has a variety of functions for cluster analysis. Any station whose value is larger than 95th for any day of the season was considered as a widespread extreme event. The results show that the study area is highly vulnerable to extreme events due to its latitudinal location and low altitude. Anomalous cut-off lows, tropical cyclones and tropical storms are the major extreme producing systems affecting the Limpopo province whilst the Botswana High becomes dominant during heat waves and drought. Extreme weather events are common in Limpopo during summertime and often coincide with mature phases of the El Nino Southern Oscillation. In this study, after the suitable model for data was chosen, the interest was in deriving return levels of extreme maximum rainfall. The computed data for return levels predicted that the 5-year return period’s return level is approximately 223.89 mm, which suggests that rainfall of 223.89 mm or more per month should occur at that station or location on the average of once every five years. / NRF / http://hdl.handle.net/11602/1485

Les épisodes de sécheresse et de canicule qui frappent épisodiquement les régions tempérées ont des conséquences préjudiciables sur les plans sanitaire, économique, social et écologique. Afin de pouvoir enclencher des stratégies de préparation et de prévention avec quelques semaines ou mois d'anticipation, les attentes sociétales en matière de prévision sont élevées, et ce d'autant plus que les projections climatiques font craindre la multiplication de ces épisodes au cours du 21ème siècle. Néanmoins, la saison d'été est la plus difficile à prévoir aux moyennes latitudes. Les sources connues de prévisibilité sont plus ténues qu'en hiver et les systèmes de prévision climatique actuels peinent à représenter correctement les mécanismes de téléconnexion associés. Un nombre croissant d'études a mis en évidence un lien statistique dans certaines régions entre l'humidité du sol au printemps et les températures et précipitations de l'été qui suit. Ce lien a été partiellement confirmé dans des modèles numériques de climat mais de nombreuses interrogations subsistent. L'objectif de cette thèse est donc de mieux comprendre le rôle joué par l'humidité du sol sur les caractéristiques et la prévisibilité du climat de l'été dans les régions tempérées. Grâce notamment au modèle couplé de circulation générale CNRM-CM, nous avons mis en œuvre des ensembles de simulations numériques qui nous ont permis d'évaluer le degré de persistance des anomalies d'humidité du sol printanière. En effet, une longue persistance est une condition nécessaire pour que ces anomalies influencent le climat à l'échelle de la saison, via le processus d'évapotranspiration de la surface. En imposant dans notre modèle des conditions initiales et aux limitées idéalisées d'humidité du sol, nous avons mis en évidence des régions du globe pour lesquelles l'état moyen et la variabilité des températures et des précipitations en été sont particulièrement sensibles à ces conditions. C'est notamment le cas sur une grande partie de l'Europe et de l'Amérique du nord, y compris à des latitudes élevées. Pour toutes ces régions, l'humidité du sol est une source prometteuse de prévisibilité potentielle du climat à l'horizon saisonnier, bien que de fortes incertitudes demeurent localement sur le degré de persistance de ses anomalies. Une expérience de prévisibilité effective coordonnée avec plusieurs systèmes de prévision montre qu'une initialisation réaliste de l'humidité du sol améliore la prévision de températures estivales principalement dans le sud-est de l'Europe. Dans d'autres régions, comme l'Europe du Nord, le désaccord des modèles provient de l'incertitude sur la persistance des anomalies d'humidité du sol. En revanche, sur les Grandes Plaines américaines, aucun modèle n'améliore ses prévisions qui restent donc très médiocres. La littérature ainsi que nos évaluations de sensibilité du climat à l'humidité du sol ont pourtant identifié cette région comme un "hotspot" du couplage entre l'humidité du sol et l'atmosphère. Nous supposons que l'échec de ces prévisions est une conséquence des forts biais chauds et secs présents dans tous les modèles sur cette région en été, qui conduisent à un dessèchement excessif des sols. Pour le vérifier, nous avons développé une méthode qui corrige ces biais au cours de l'intégration des prévisions avec CNRM-CM6. Les prévisions qui en résultent sont nettement améliorées sur les Grandes Plaines. La compréhension de l'origine des biais continentaux en été et leur réduction dans les prochaines générations de modèles de climat sont des étapes essentielles pour tirer le meilleur parti de l'humidité du sol comme source de prévisibilité saisonnière dans les régions tempérées. / Severe heat waves and droughts that episodically hit temperate regions have detrimental consequences on health, economy and society. The design and deployment of efficient preparedness strategies foster high expectations for the prediction of such events a few weeks or months ahead. Their likely increased frequency throughout the 21st century, as envisaged by climate projections, further emphasizes these expectations. Nevertheless, the summer season is the most difficult to predict over mid-latitudes. Well-known sources of predictability are weaker than in winter and current climate prediction systems struggle to adequately represent associated teleconnection mechanisms. An increasing number of studies have shown a statistical link over some regions between spring soil moisture and subsequent summer temperature and precipitation. This link has been partly confirmed in climate numerical models, but many questions remain. The purpose of this PhD thesis is to better understand the role played by soil moisture onthe characteristics and predictability of the summer climate in temperate regions. By means of the CNRM-CM coupled general circulation model, we have designed a range of numerical simulations which help us evaluate the persistence level of spring soil moisture anomalies. Indeed, a long persistence is a necessary condition for these anomalies to influence the climate at the seasonal scale, through the process of evapotranspiration. By imposing in our model idealized initial and boundary soil moisture conditions, we have highlighted areas of the globe for which the average state and the variability of temperatures and precipitation in summer is particularly sensitive to these conditions. This is the case in particular for Europe and North America, including over high latitudes. Soil moisture is therefore a promising source of potential seasonal climate predictability for these regions, although the persistence of soil moisture anomalies remains locally very uncertain. An effective predictability coordinated experiment, bringing together several prediction systems, shows that a realistic soil moisture initialization improves the forecast skill of summer temperatures mainly over southeast Europe. In other regions, such as Northern Europe, the disagreement between models comes from uncertainty about the persistence of soil moisture anomalies. On the other hand, over the American Great Plains, even the forecasts with improved soil moisture initialization remain unsuccessful. Yet, the literature as well as our assessment of climate sensitivity to soil moisture have identified this region as a "hotspot" of soil moisture - atmosphere coupling. We assume that the failure of these predictions relates to the strong hot and dry bias present in all models over this region in summer, which leads to excessive soil drying. To verify this assumption, we developed a method that corrects these biases during the forecast integration based on the CNRM-CM6 model. The resulting forecasts are significantly improved over the Great Plains. Understanding the origin of continental biases in the summer and reducing them in future generations of climate models are essential steps to making the most of soil moisture as a source of seasonal predictability in temperate regions

This thesis consists of three essays in applied microeconomics: First, heat and school absence: evidence from a survey of Indian children. Second, heatwaves and short-term morbidity in India. Third, intra-family marriage and pregnancy outcomes. Chapter 1. India is the second most populous country on earth with young people representing a significant number of the population resulting in data that indicates such figures at 38 per cent. With such high numbers, major consideration must be given into developing informed and targeted policies to ensure positive educational outcomes for young people. This paper contributes to existing literature by investigating the impact of high temperatures on students’ rates of absenteeism, relying on the short-term exogenous variation in daily maximum temperatures. The paper highlights the heterogeneity of the effect of temperature by climate zone. To create data, we link information on children’s school absences from the India Human Development Survey (IHDS-II) in combination with meteorological data from the ERA-Interim archive taken from a thirty day period prior to individual interview dates. Our findings suggest that high temperatures have a substantial negative impact on students’ attendance in rural areas. However, limited evidence of such an effect is found in urban areas. Our results therefore indicate a need to implement future in-depth studies. Chapter 2. Within this chapter, we investigate the impact of prolonged heat exposure on individuals short-term morbidity rates over a thirty day period prior to the interview date. We work with a broad dataset and use an econometric model that utilizes plausibly exogenous variation in high weather temperatures. We implement the percentile-based approach and three different heatwave metrics as a innovative way of defining and capturing the impact of heatwaves on health outcomes. Our results show that heatwave intensity of the eighty-fifth percentile over the duration of three consecutive days of extensive heat has a significant adverse effect on individuals short-term morbidity. More so, our findings indicate a disparity between genders in relation to the impact of heatwaves. Finally, it can be suggested that individuals having to travel an extensive distance in order to access water are most affected by high temperatures. Chapter 3. Millions of people worldwide are married to their blood relatives, yet the resulting impact on offspring health continues to be debated. Within this paper, we provide evidence around this debate by studying the birth outcomes from a large, representative sample of Indian women in varying marital circumstances. We explore the impact of intra-family marriage on negative pregnancy outcomes including stillbirth, miscarriage, and child death after birth. We utilize an ordinary least squares model (OLS), which controls for a wide range of financial and family factors. The results show that being a woman related to her husband by blood increases the probability of experiencing negative pregnancy outcomes by 2.8 percentage points. Our finding is robust using the instrumental variable approach (IV). The instrumental variable represents the ambient level of violence against women, which positively affects the probability of consanguineous marriage. The IV approach leads to a slightly smaller adverse impact of 2.2 percentage points. In addition, the OLS results provide suggestive evidence that intra-family marriage has no heterogeneous impact across religion types.

Les prairies supra-forestières sont des écosystèmes bien représentés dans les milieux de montagne et qui s’avèrent vulnérables aux changements climatiques et aux modalités d’utilisation des terres. Dans ce contexte, l’objectif principal de cette thèse a été d’évaluer l’effet des forçages climatiques et du pastoralisme sur la végétation des prairies supra-forestières à différentes échelles spatio-temporelles. En particulier, nous avons cherché à comprendre les réponses des prairies à la variabilité interannuelle du climat (température et précipitation), aux tendances sur le long terme (réchauffement) et aux évènements extrêmes (vagues de chaleur et sécheresses) ; ainsi qu’aux modalités de la gestion pastorale (charges et calendriers de pâturage). Pour cela, nous avons réalisé des analyses sur un nombre de métriques phénologiques, météorologiques et pastorales. Les premières, dérivées principalement de l’indice de différence normalisée de la végétation (NDVI) à partir d’images satellite de moyenne (MODIS) et de haute résolution (Landsat et SPOT), ainsi que des données acquises au sol à la volée et en continu sur cinq alpages. Les deuxièmes, calculées à partir des ré-analyses du modèle climatique SAFRAN de Météo-France. Les troisièmes, estimées à partir des données des Enquêtes Pastorales régionales (1996-1997 et 2012-2014), et des cahiers d’alpage du dispositif Alpages Sentinelles. Concernant la végétation des prairies supra-forestières, nos résultats mettent en évidence : (i) des tendances au verdissement assez généralisées, (ii) des tolérances plus importantes aux vagues de chaleur qu’aux périodes de sécheresse estivales, (iii) des sensibilités plus importantes aux facteurs climatiques qu’aux pressions de pâturage, (iv) des réponses légères mais positives aux modalités de gestion pastoral, et (v) un potentiel de repousse en fin de saison. L’originalité de nos résultats a été de montrer l’existence de relations plus fortes entre les facteurs climatiques et la végétation des prairies, qu’entre cette dernière et le pâturage. Ils ont également éclairé les apports de l’utilisation de la télédétection dans l’étude de ces milieux. / Mountain grasslands are wide distributed ecosystems which are particularly vulnerable to climate and land use changes. In this context, the main objective of this thesis was to assess the effect of climate and pastoral drivers on mountain grasslands vegetation at different spatiotemporal scales. In particular, we wanted to understand plant responses to annual variations of climate (temperature and precipitation), long term warming and extreme events (heat waves and droughts); as well as the land management impact (grazing intensity and calendars). Hence, we performed several analyses using phenological, meteorological and pastoral metrics. First, we derived phenological metrics mainly from the Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) extracted from two sources: satellite remote sensing images at moderate (MODIS) and high (Landsat and SPOT) resolution and field remote sensing measures acquired with portable and fixed sensors over five mountain grasslands. Second, we estimated meteorological metrics from reanalysis of the climatic model SAFRAN provided by Météo France. Third, we estimated pastoral metrics from two regional pastoral surveys (1996-1997 and 2012-2014) and several local documents (“cahiers d’alpage”) produced within the project “Alpages Sentinelles”. Regarding mountain grasslands vegetation, our results showed: (i) widely distributed greening trends, (ii) higher tolerance to heat waves than to droughts, (iii) higher sensibility to climate factors than to grazing pressures, (iv) weak but positive responses to grazing, and (v) a regrowth potential at the end of the season. The originality of our results was to exhibit the stronger relationships between climate factors and vegetation phenology, than between the latter and grazing pressures. Moreover, we highlighted the important contributions of remote sensing data to study mountain ecosystems.

Two prominent factors posing a major threat to biodiversity in marine ecosystems are climate change and the establishment of invasive species, and the interaction between these two. Because of the upwelling of cold, nutrient-rich water, the coast of Portugal is a thermal refuge and distribution edge for cold-adapted species, making it a particularly important study area from a biodiversity point of view. In this study I investigated the physiological tolerance to heat stress of six different native and co-occurring non-native marine species, red algae; C. crispus and G. turuturu, brown algae; S.polyschides  and U. pinnatifida,  and mussels ; X.securis and M.galloprovincialis,  in the intertidal  rocky coast of Portugal. Dynamic ramping assays with four different durations and intensity of thermal stress was conducted for each specie to determine a so-called thermal death time (TDT) curve and the thermal tolerance parameters CTmax (the temperature that will cause death within one min) and z (the decrease in thermal decay over time) for each specie. To compare the thermal tolerance between the native vs non-native species a linear mixed effects model was applied. This study found a significantly higher thermal tolerance to extreme temperatures expressed as the upper critical temperature CTmax in the invasive red algae G. turuturu and mussel X.securis compared to its native counterparts C.crispus and M.galloprovincialis. The study found no significant difference in the thermal tolerance expressed for the kelp species S. polyschides and U.pinnatifida which had a similar response to the heat challenge. The implication from these the findings for the coast of Portugal, could be that the invasive algae and mussel might better survive an extreme event such as a heatwave then the co-occurring native, while the invasive kelp species would respond in a similar way to the heat challenge. Hence the invasive capacity might depend more on the invasion window after a stressful event and on how well the native species recover from a heat stress. The findings from this study call for further conservation, restoration and monitoring efforts in this area given the biodiversity supported by the important intertidal marine native species. Furthermore, management to avoid spread of the invasive mussel into the Portuguese. coast and limit further increase in abundance of the invasive algae species. These results are highly relevant for projections on how further climate changes might affect the invasive and native species at the coast of Portugal.

Il est généralement reconnu, par la communauté́ scientifique, que le risque de morbidité́ augmente lors des vagues de chaleur. On retrouve néanmoins des différences importantes en ce qui a trait à la vulnérabilité́ des populations au stress thermique. L'effet de la température sur la morbidité́ diffère selon plusieurs facteurs, dont l’âge. Pour des raisons physiologiques et comportementales, les enfants sont l’un des groupes les plus vulnérables aux vagues de chaleur (Hutter et al., 2007; Thompson et al., 2012). La présente étude vise à analyser l’influence de la vulnérabilité́ différentielle face aux problèmes de santé chez les enfants lors des vagues de chaleur à Ouagadougou. L’analyse de la vulnérabilité́ aux risques environnementaux rend compte des conditions de fragilité́ des individus pouvant mener à des expériences de souffrance et de dépendance à autrui. Ceci influence conséquemment la capacité à faire face aux catastrophes et à se rétablir (Becerra, 2012; Muttarak et al., 2015). Les données utilisées ont été́ recueillies par l’Observatoire de Population de Ouagadougou (OPO) de mars à mai 2017 lors d’une enquête sur la vulnérabilité́ et la capacité d'adaptation de la population de l'OPO aux vagues de chaleur. Ces données transversales regroupent un sous-échantillon aléatoire de 332 enfants de cinq ans et moins, habitant dans cinq quartiers de la périphérie nord de Ouagadougou. Nous les analysons tout d’abord à l’aide de tableaux croisés, de tests de chi-2 et d’une analyse factorielle. Des régressions logistiques ordinales permettent ensuite d’étudier la force et la significativité des associations entre la prévalence des symptômes lors des vagues de chaleur et les variables associées à la vulnérabilité climatique. L’analyse permet de relever des associations inattendues entre la prévalence de certains symptômes chez l’enfant lors des vagues de chaleur et plusieurs variables indépendantes. Par exemple, lorsque nous étudions les effets bruts des variables indépendantes sur la variable dépendante, nous constatons que les enfants dont la mère n’a pas tendance à apporter de l’aide supplémentaire aux très jeunes enfants lors des périodes de très forte chaleur sont plus susceptibles de ne pas présenter de symptôme(s) que de présenter des symptômes (OR = 0,60* (0,36 ; 1,01), à la limite du significatif de 10%), comparativement aux enfants ayant une mère apportant de l’aide supplémentaire. Nous notons également que les enfants dont le toit de chambre est isolé ou construit avec du ciment / béton (dalle) sont plus susceptibles de manifester des symptômes lors des vagues de chaleur que de ne pas en manifester (OR = 1,68* (0,97 ; 2,91), à la limite du significatif de 10%), en comparaison aux enfants dont le toit de chambre est fait de tôle galvanisée / métal / fer-blanc / zinc. Néanmoins, ces résultats sont très faiblement significatifs (seuil de 10%) à partir d’un échantillon de petite taille. Ainsi, le fait que les résultats sont à la limite du significatif à 10% nous amène à interpréter de manière prudente l’existence des liens entre ces variables. Dans l’explication de ces résultats, nous soupçonnons la présence de biais dans l’auto-déclaration des symptômes. Les limites des données incluent l’auto-déclaration des symptômes, la petite taille de l’échantillon, la nature transversale des données ainsi que la présence de biais de rappel liée aux problèmes de mémoire. Compte tenu de ces limites méthodologiques, il serait nécessaire de confirmer les résultats obtenus dans de futures recherches. Néanmoins, ces résultats pourront contribuer à orienter de futures recherches sur l’effet des vagues de chaleur chez les enfants au Sahel. / It is generally recognized by the scientific community that the risk of morbidity increases during heatwaves. However, there are important differences in regard to the vulnerability of populations to increased temperatures. The effect of temperature on morbidity differs depending on several factors, including age. Children are one of the most vulnerable groups when it comes to heatwaves due to physiological and behavioral reasons (Hutter et al., 2007; Thompson et al., 2012). This study aims to analyze the influence of differential vulnerability on children’s health during heatwaves in Ouagadougou. The analysis of vulnerability on environmental risks takes into account the fragile conditions of individuals that can lead to experiences of suffering and dependence on others. Consequently, it influences the capacity to cope with and recover from disasters (Becerra, 2012; Muttarak et al., 2015). The data used were collected by the Ouagadougou Population Observatory (OPO) from March to May 2017 during a survey on the vulnerability and adaptability of the OPO population to heatwaves. The cross-sectional data brings together a random subsample of 332 children aged five and under, living in five neighborhoods in the northern outskirts of Ouagadougou. We first analyze them using crosstabs, chi-2 tests and factor analysis. Ordinal logistic regressions are then performed to study the strength and significance of the associations between the prevalence of symptoms during heatwaves and the variables associated with climatic vulnerability. Descriptive analysis reveals unexpected associations between the prevalence of certain symptoms in children during heatwaves and several independent variables. An in-depth analysis carried out with the use of ordinal logistic regressions shows that the results do not support our initial hypotheses. For example, when we study the gross effects of the independent variables on the dependent variable, we found that children with mothers who do not tend to provide extra help to very young children during intense periods of heat are more likely to be symptom-free than to have symptoms (OR = 0.60 * (0,36 ; 1,01), at the significant limit of 10%), compared to children with mothers who provide extra help. We also note that children whose room roof is insulated or built with cement / concrete (slab) are more likely to show symptoms during heat waves than to not show symptoms (OR = 1.68 * (0,97 ; 2,91), at the significant limit of 10%), compared to children whose room roof is made of galvanized sheet metal / metal / tinplate / zinc. Nevertheless, these results are very weakly significant (10% threshold) from a small sample size. Thus, the fact that the results are at the limit of significance at 10% leads us to interpret the existence of links between these variables cautiously. In an attempt to explain these results, we suspect that there is a bias in the self-reported symptoms. Data limitations include self-reporting of symptoms, small sample size, the cross-sectional nature of the data, and the presence of recall bias related to memory problems. Given these methodological limitations, it would be necessary to confirm our results with those obtained in future research. However, the results obtained may help guide future research about the effect of heatwaves on children’s health in Sahel.

Indiana University-Purdue University Indianapolis (IUPUI) / During a 2011 summer dominated by headlines about an earthquake and a hurricane along the East Coast, extreme heat that silently killed scores of Americans largely went unnoticed by the media and public. However, despite a violent spasm of tornadic activity that claimed over 500 lives during the spring of the same year, heat-related mortality annually ranks as the top cause of death incident to weather. Two major data groups used in researching vulnerability to extreme heat events (EHE) include socioeconomic indicators of risk and factors incident to urban living environments. Socioeconomic determinants such as household income levels, age, race, and others can be analyzed in a geographic information system (GIS) when formatted as vector data, while environmental factors such as land surface temperature are often measured via raster data retrieved from satellite sensors. The current research sought to combine the insights of both types of data in a comprehensive examination of heat susceptibility using knowledge-based classification. The use of knowledge classifiers is a non-parametric approach to research involving the creation of decision trees that seek to classify units of analysis by whether they meet specific rules defining the phenomenon being studied. In this extreme heat vulnerability study, data relevant to the deadly July 1995 heat wave in Chicago’s Cook County was incorporated into decision trees for 13 different experimental conditions. Populations vulnerable to heat were identified in five of the 13 conditions, with predominantly low-income African-American communities being particularly at-risk. Implications for the results of this study are given, along with direction for future research in the area of extreme heat event vulnerability.

Denna rapport utforskar effekterna av värmeböljor i urbana miljöer och utforskar användningen av olika stadsplaneringsverktyg för att mildra dessa effekter. Värmestress och värmerelaterade sjukdomar är betydande risker som orsakas av stigande temperaturer i städer, därmed analyseras gröna, blå och gråa lösningar i syfte att minska uppkomsten av värmeböljor i stadsmiljöer och därmed även minska dessa risker. Studien bygger på en omfattande litteraturstudie samt en fallstudie av Hornsbergskvarteren i Stockholm där en intervju även genomfördes med viktiga nyckelpersoner. Resultaten från studien pekar på att en kombination av gröna, blåa och gråa lösningar kan samverka för att minska temperaturen i stadsmiljöer. Gröna lösningar som parker, trädplanteringar, gröna tak och väggar kan bidra till att sänka temperaturen men också förbättra luftkvaliteten i städer, vilket skapar hälsosammare levnadsmiljöer. Blåa lösningar inkluderar olika vattenfunktioner i städer där denna studie främst fokuserat på effekterna av sjöar, dammar, kanaler och bäckar. Blåa lösningar har visat sig ha varierande effekter för temperaturregleringen i urbana miljöer, vilket indikerar att ytterligare undersökning är nödvändig för att förstå dess fulla effekt. Två aspekter som inte togs i beaktning under litteraturstudien men som uppkom som potentiella blåa lösningar under fallstudien var fontäner samt potentiella lösningar för fördröjning av regnvatten. Effekterna av dessa kan vidare utforskas i framtida studier för att ge en helhetsbild av blåa lösningars effekter i urbana miljöer. Gråa lösningar, såsom användningen av reflekterande material har visat sig bidra till att skapa svalare städer. Sammantaget pekar resultaten på att en tillämpning av gröna, blåa och gråa lösningar är viktiga för att hantera värmeböljor och mildra dess effekter, främst risken för hälsorelaterade problem. Dessa planeringsverktyg är viktiga för att främja hållbar utveckling och skapa resilienta städer. / This report explores the effects of heatwaves in urban environments and examines the use of various urban planning tools to mitigate these effects. Heat stress and heat-related diseases are significant risks caused by rising temperatures in cities, therefore, green, blue, and gray solutions are analyzed to reduce these risks in urban areas. The study is based on a literature review and a case study of the Hornsberg area in Stockholm, on which an interview was also conducted. The results from the study suggest that a combination of green, blue, and gray solutions can work together to reduce temperatures in urban environments. Green solutions such as parks, trees, green roofs and walls can help to lower temperatures but also improve air quality in cities, creating healthier living environments. Blue solutions include various water features in cities, where this study primarily focused on the effects of lakes, ponds, canals and streams. Blue solutions have shown varying effects on temperature regulation in urban environments, which means that further investigation is necessary to understand their full impact. Two aspects not considered during the literature review but which emerged as potential solutions during the case study, were fountains and rainwater retention basins. For these solutions, further studies need to be reviewed. Gray solutions, such as the use of reflective materials, have proven to contribute to cooler cities. Overall, the results indicate that the integration of green, blue, and gray solutions is important for managing heatwaves and mitigating their effects, primarily the risk of health-related issues. These planning tools are important for sustainable development and creating resilient cities.

Les changements climatiques constituent l’un des enjeux les plus importants en santé publique du XXIème siècle. En effet, une hausse des températures provoquera une hausse de la mortalité attribuable à la chaleur. En outre, certaines populations et territoires sont particulièrement vulnérables aux effets de la chaleur. Il est donc nécessaire de les identifier clairement ainsi que les impacts futurs pour orienter avec équité les politiques publiques aujourd’hui et à l’avenir. L’objectif de cette thèse est de documenter les facteurs de vulnérabilité à la chaleur dans le présent et les éléments permettant leur prise en compte pour l’avenir dans le contexte des changements climatiques. Quatre étapes ont été menées pour répondre à cet objectif : a) Mener une revue systématique et une méta-Analyse des facteurs de vulnérabilité face aux risques de mortalité en lien avec la chaleur ; b) Analyser si l’exposition chronique à la pollution atmosphérique modifie la relation entre la chaleur et la mortalité dans un contexte urbain (Paris) et explorer la double interaction avec la défaveur sociale ; c) Développer une méthode de quantification des impacts liés à la chaleur en lien avec les changements climatiques en intégrant une grande diversité de simulations climatiques ; d) Estimer les inégalités d’années de vies perdues attribuables à la chaleur et leurs projections futures dans deux contextes distincts (Montréal et Paris) et comparer ces inégalités. Cette thèse a permis de mettre en évidence sur la base de la littérature épidémiologique les groupes de population qui sont les plus vulnérables face aux effets de la chaleur et de montrer qu’il y a plusieurs divergences par rapport aux recommandations émises par les institutions de santé publique vis-À-Vis de l’identification de populations vulnérables. Cette thèse a permis également d’identifier l’exposition chronique à la pollution atmosphérique comme nouveau facteur de vulnérabilité à la chaleur et que cette vulnérabilité était encore plus prononcée lorsqu’il s’agissait de populations défavorisées socialement. Puis, une méthode permettant de quantifier l’impact des changements climatiques sur les décès attribuables à la chaleur et ses sources d’incertitudes a été développée, et a permis de mettre en évidence que la probabilité que les changements climatiques conduisent à une augmentation de la mortalité en lien avec la chaleur est très forte. Cette méthode a ensuite été utilisée pour estimer que l’augmentation de la température conduira à une augmentation des inégalités sociales d’années de vie perdues à la fois à Montréal et à Paris, l’effet des changements climatiques sur l’accroissement de ces inégalités étant plus fort à Montréal qu’à Paris. Cette thèse, en se basant sur diverses méthodes épidémiologiques, a permis dans l’ensemble de clarifier quelles populations étaient particulièrement à risque face aux effets de la chaleur et de questionner les recommandations émises par les organismes tels que l’OMS. Elle a également permis de montrer l’effet des changements climatiques sur l’évolution de vulnérabilités face à la chaleur pour inciter dès aujourd’hui la mise en place de politiques publiques équitables et limiter l’impact des changements climatiques sur l’accroissement des inégalités de santé. / Climate change is one of the biggest public health threats in the 21th century. An increase in temperatures will lead to an increase in mortality attributable to temperature. In addition, some populations and territories are particularly vulnerable to the impact of increases in heat. It is thus necessary to identify these populations and territories as well as examine future heat-Related health impacts in order to recommend equity-Oriented policies today and in the future. The general objective of this thesis is to document current and future heat-Related vulnerability factors in the context of climate change. In order to address this general objective, the thesis involved four components: a) to conduct a systematic review and a meta-Analysis to assess the heterogeneity in the heat-Mortality associations with respect to individual and contextual population characteristics; b) to identify whether and how the magnitude of mean temperature effects on all-Cause mortality were modified by chronic air pollution exposure, social deprivation, and a combination of these two dimensions; c) to develop a method to quantify the climate change impacts on heat-Related mortality using climate modeling; d) to assess historical and future social disparities in years of life lost caused by ambient temperature in Montreal and Paris, and compare these estimates as well as the impact of climate change on social disparities between the two cities. This thesis highlights which populations are more vulnerable to heat and shows that several differences exist with regard to guidelines from international public health institutions for the identification of vulnerable populations. This thesis also identified chronic air pollution exposure as a new vulnerability factor in heat-Related mortality and that it has a double interaction with social deprivation. Furthermore, in this thesis a novel method to quantify future heat-Related mortality was developed which emphasized the strong evidence of an increase in heat-Related mortality under climate change. This method was then applied to estimate the increase in daily years of life lost social disparities in both Montreal and Paris under climate change which showed that this increase would be greater in Montreal compared to Paris in the future. Thus, this thesis which used a variety of epidemiologic methods has clarified which populations are particularly vulnerable to heat impacts and challenges guidelines for the identification of vulnerable populations from international public health institutions. It has also highlighted the climate change impacts on health inequalities and aims to reorient equity-Focused policies.

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