Comment cuire un piéton ?
Avez-vous déjà eu l'impression d'être un œuf au plat sur le trottoir d'une ville ? Bienvenue dans le monde des îlots de chaleur urbains, où de mauvaises décisions de conception transforment les métropoles animées en fours brûlants. Les îlots de chaleur urbains (ICU) font que les zones urbaines subissent des températures nettement plus élevées que leurs homologues rurales. Selon l'Agence de protection de l'environnement des États-Unis (EPA), les températures diurnes dans les zones urbaines sont d'environ 0,6 à 3,9 °C plus élevées que dans les zones périphériques, et les températures nocturnes sont d'environ 1,1 à 2,8 °C plus élevées. [https://www.epa.gov/heatislands ]
Dans cet article, nous explorerons les erreurs de conception qui rendent les villes inconfortablement chaudes et proposerons des solutions pour créer des environnements plus frais et plus accueillants pour les piétons.
Comprendre les îlots de chaleur urbains
Les îlots de chaleur urbains (ICU) apparaissent lorsque les villes remplacent la couverture végétale naturelle par des concentrations denses de chaussées, de bâtiments et d'autres surfaces qui absorbent et retiennent la chaleur. Ce phénomène entraîne des températures nettement plus élevées dans les zones urbaines que dans les zones rurales environnantes. La chaleur accrue entraîne de l'inconfort, des coûts de climatisation plus élevés et des risques pour la santé tels que l'insolation.
Les ICU augmentent la demande de climatisation car les bâtiments nécessitent plus de refroidissement. Dans des études de cas de plusieurs pays, la demande d'électricité pour la climatisation a augmenté d'environ 1 à 9 % pour chaque augmentation de température de 1,1 °C. [https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0378778822005813 ]
Les pays où la climatisation est largement utilisée ont connu la plus forte augmentation de la demande d'électricité. Ils contribuent également à l'augmentation des émissions de polluants atmosphériques et de gaz à effet de serre. [https://www.epa.gov/heatislands/heat-island-impacts#_ftn1 ]
Les impacts sur la santé sont également importants. La chaleur extrême peut entraîner une augmentation de la mortalité, les îlots de chaleur urbains exacerbant ces effets en emprisonnant la chaleur et en réduisant le refroidissement nocturne. Dans le monde entier, les vagues de chaleur deviennent plus fréquentes et plus intenses en raison du changement climatique, posant de graves risques pour la santé, en particulier dans les zones urbaines. Selon une étude publiée dans The Lancet, on estime que 356 000 décès ont été attribués à l'exposition à la chaleur dans le monde entre 1991 et 2018. [https://www.thelancet.com/journals/lancet/article/PIIS0140-6736(21)01860-2/fulltext ]
Les maladies liées à la chaleur, telles que l'épuisement par la chaleur et l'insolation, sont également en augmentation dans le monde, les populations vulnérables dans les zones urbaines étant particulièrement touchées.
Les défauts de conception qui contribuent à la chaleur
Les zones urbaines sont souvent conçues avec des matériaux et des structures qui exacerbent l'effet d'îlot de chaleur. Examinons de plus près certains de ces défauts de conception :
L'importance des matériaux
Les environnements urbains sont dominés par des matériaux tels que l'asphalte, le béton et le métal, qui absorbent et retiennent la chaleur. Contrairement aux paysages naturels, ces matériaux emmagasinent la chaleur pendant la journée et la libèrent la nuit, contribuant aux températures élevées observées dans les villes. À Mesa, en Arizona, en septembre, une étude a observé les températures suivantes à la même heure de la journée :
Température de l'air : 40,6 °C
Température de l'asphalte : 68,3 °C
Béton au soleil : 60 °C
Béton à l'ombre : 33,9 °C
Ces températures illustrent à quel point les surfaces peuvent être plus chaudes que la température de l'air, soulignant l'impact significatif des matériaux urbains sur l'effet d'îlot de chaleur.
Manque de verdure
Les espaces verts agissent comme des climatiseurs naturels. Les arbres et les parcs fournissent de l'ombre, libèrent de l'humidité dans l'air et aident à rafraîchir les environnements urbains par évapotranspiration. Cependant, de nombreuses villes manquent de verdure suffisante, entraînant des conditions plus chaudes et moins confortables. Les surfaces ombragées, par exemple, peuvent être de 11 à 25 °C plus fraîches que les températures maximales des matériaux non ombragés. L'évapotranspiration, seule ou en combinaison avec l'ombrage, peut aider à réduire les températures maximales estivales de 1 à 5 °C. [https://19january2017snapshot.epa.gov/heat-islands/using-trees-and-vegetation-reduce-heat-islands_.html ]
Mauvaise planification urbaine
La planification urbaine exacerbe souvent l'effet d'îlot de chaleur en raison de choix de conception inadéquats dans la géométrie urbaine, qui se réfère aux dimensions et à l'espacement des bâtiments. Les agencements urbains denses, avec des bâtiments construits contre les vents dominants, réduisent le flux d'air et le refroidissement naturel, emprisonnant la chaleur entre les structures. Le manque d'espace suffisant entre les bâtiments limite encore plus le flux d'air, tandis que l'effet de "canopée urbaine" - où la chaleur est emprisonnée par des bâtiments plus hauts - empêche sa dissipation dans l'atmosphère. Cet effet de "canyon" augmente les températures urbaines et crée des conditions étouffantes pour les piétons, entraînant une consommation d'énergie plus élevée pour la climatisation. [https://pdfs.semanticscholar.org/694d/c84c1e2f9032ca8463fb334cab41f540e322.pdf ]
Études de cas
Pour illustrer la gravité de l'effet d'îlot de chaleur urbain, examinons quelques exemples concrets :
Los Angeles, Californie, États-Unis
Los Angeles connaît des effets d'îlot de chaleur urbain significatifs en raison du développement urbain intensif et des matériaux absorbant la chaleur tels que l'asphalte et le béton. Une étude a révélé que les variations de température dans la ville sont principalement influencées par des facteurs tels que la distance par rapport à l'océan, la végétation verte et la densité urbaine. Plus précisément, l'étude a montré que la végétation verte et la densité urbaine représentent respectivement 58 % et 27 % des variations de température, après ajustement pour les effets de la distance par rapport à l'océan et de l'altitude. La recherche souligne l'importance d'augmenter la verdure et une planification urbaine réfléchie pour réduire la chaleur urbaine. [https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/2015JD023718 ]
Bangkok, Thaïlande
Bangkok a connu un effet d'îlot de chaleur urbain significatif en raison de l'urbanisation rapide et de l'expansion des zones urbaines. Entre 1991 et 2016, la superficie totale urbaine de Bangkok est passée de 30 % à 55 % de la superficie totale de la ville. Au cours de la même période d'étude, l'intensité des ICU de Bangkok est passée de 11,91 °C à 16,21 °C. Les résultats de l'analyse ont indiqué que 8,4 % de l'augmentation des zones urbaines à Bangkok peuvent entraîner une augmentation de 3,15 °C de la température de surface dans une période de 8 ans. L'étude souligne l'impact de l'urbanisation sur la hausse des températures et l'importance de traiter les effets des ICU dans la planification urbaine de Bangkok. [https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2212095523003061# ]
Paris, France
Paris connaît un effet d'îlot de chaleur urbain prononcé, particulièrement la nuit. Pendant une période d'étude en été 2006, l'intensité des ICU à Paris a atteint un maximum de 6,1 °C la nuit, à environ 6 km sous le vent du centre-ville. Cette intensité est principalement due à l'inertie thermique de la ville et au manque de végétation, ce qui entraîne le stockage de la chaleur pendant la journée et sa libération la nuit. L'effet des ICU à Paris est le plus significatif dans des conditions de ciel dégagé et de faibles vitesses de vent, ce qui permet à la chaleur stockée de rester dans la couche de canopée urbaine. L'étude souligne que la chaleur retenue dans les matériaux urbains, ainsi que la réduction du refroidissement adiabatique vertical, peuvent intensifier les températures nocturnes et maintenir des niveaux élevés d'ICU tout au long de la nuit. [https://www.researchgate.net/publication/226805722_The_Urban_Heat_Island_Intensity_of_Paris_A_Case_Study_Based_on_a_Simple_Urban_Surface_Parametrization ]
Solutions
Les toits et murs végétalisés comptent parmi les solutions les plus efficaces, impliquant l'installation de végétation sur les surfaces des bâtiments. Cette verdure rafraîchit l'air grâce à l'évapotranspiration et fournit une isolation, réduisant ainsi le besoin de climatisation. Des villes comme Singapour et Toronto ont largement adopté les toits végétalisés, Toronto exigeant même des toits végétalisés pour les nouvelles constructions en vertu de son règlement sur les toits verts. Ces initiatives contribuent de manière significative à la réduction de l'effet d'îlot de chaleur urbain (UHI) en abaissant la température des bâtiments et en améliorant la qualité de l'air.
La végétalisation urbaine et la plantation d'arbres sont d'autres stratégies cruciales. En augmentant le nombre d'arbres et d'espaces verts dans les villes, les zones urbaines peuvent être refroidies naturellement. L'initiative MillionTreesNYC de la ville de New York vise à planter un million d'arbres, réduisant ainsi les températures de surface et améliorant l'environnement. De même, la stratégie de la forêt urbaine de Melbourne prévoit d'augmenter la couverture végétale à 40 % d'ici 2040, réduisant considérablement l'effet d'îlot de chaleur urbain tout en améliorant la biodiversité et la qualité de vie des résidents.
Les Cool Roofs sont conçus avec des matériaux réfléchissants qui absorbent moins de chaleur, réduisant ainsi la quantité de chaleur transférée dans les bâtiments et abaissant la température de l'air environnant. Los Angeles a imposé des cool roofs pour les nouveaux bâtiments résidentiels, tandis qu'Ahmedabad en Inde a mis en œuvre un programme de cool roofs dans les quartiers précaires, réduisant efficacement les températures intérieures et améliorant les conditions de vie.
Les revêtements réfléchissants sont également utilisés pour lutter contre l'effet d'îlot de chaleur urbain. Ces revêtements sont conçus pour réfléchir la lumière issue du soleil et ainsi diminuer l’apport solaire ainsi que l'absorption de chaleur par rapport à matériaux traditionnels. Phoenix, en Arizona, teste la technologie des revêtements réfléchissant dans plusieurs quartiers, les premiers résultats montrant des réductions significatives des températures des surfaces. Tokyo a largement mis en œuvre cette technologie, notamment avant les Jeux olympiques de 2020, entraînant des rues plus fraîches dans la ville.
L'urbanisme et le zonage jouent un rôle crucial dans l'intégration des stratégies de réduction de l'effet d'îlot de chaleur urbain dans le développement des villes. Le plan d'urbanisme de Copenhague inclut l'augmentation des espaces verts et l'utilisation des voies navigables pour gérer les températures et renforcer la résilience face au changement climatique. Paris a également mis en œuvre un plan global pour lutter contre l'effet d'îlot de chaleur urbain grâce aux espaces verts, à la plantation d'arbres.
Les caractéristiques aquatiques et les plans d'eau dans les zones urbaines peuvent offrir un effet de refroidissement grâce à l'évaporation. Des projets comme Madrid Río en Espagne, qui a transformé les berges de la rivière Manzanares en un espace vert, et le Riverwalk de Chicago, qui inclut des éléments aquatiques, démontrent l'efficacité de l'eau pour rafraîchir les environnements urbains.
Enfin, l'amélioration de l'albédo consiste à augmenter la réflectivité des surfaces urbaines, telles que les routes et les toits, pour réfléchir davantage le rayonnement solaire et réduire l'absorption de chaleur. Des villes comme Tel Aviv et Athènes ont mis en œuvre des matériaux à fort albédo dans les espaces publics et les bâtiments pour atténuer l'effet d'îlot de chaleur urbain.
Conclusion
L'effet d'îlot de chaleur urbain pose des défis significatifs pour les villes du monde entier, affectant tout, de la consommation d'énergie à la santé publique. À mesure que les villes se développent et que les températures augmentent, comprendre et traiter les défauts de conception qui contribuent aux îlots de chaleur urbains devient de plus en plus important. En mettant en œuvre des solutions telles que les toits verts, les matériaux réfléchissants et la foresterie urbaine, nous pouvons créer des environnements urbains plus frais et plus confortables. Il est temps de privilégier une planification urbaine durable et de plaider pour des villes plus vertes et plus accueillantes pour les piétons.
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