L`îlot de chaleur urbain
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Les îlots de chaleur urbains : comment y faire face ? Des recherches scientifiques à la mise en œuvre des solutions Patrick Stella Maitre de Conférences en bioclimatologie – AgroParisTech [email protected] Club IDEES – Nanterre – 3 novembre 2015 L’ilot de chaleur urbain : définitions Un constat réel • 2 sites distants de ̴30 km Un constat réel • 2 sites distants de ̴30 km • Des températures systématiquement plus fortes dans le milieu urbanisé Un constat réel • 2 sites distants de ̴30 km • Des températures systématiquement plus fortes dans le milieu urbanisé • Un d’environ moyenne décalage 3°C en Le phénomène d’îlot de chaleur urbain • L’îlot de chaleur urbain = phénomène représentant des températures plus élevées en milieu urbain qu’en milieu péri‐ urbain et rural Non pas le mais LES îlotS de chaleur urbainS • 3 types d’îlots de chaleur urbains pour 3 échelles spatiales différentes ICU de surface (revêtement, bâti) ICU atmosphérique dans la canopée urbaine (rue, quartier) Sens d’influence ICU atmosphérique de couche limite urbaine (ville) Dynamique temporelle • Ilot de chaleur de surface : présent tout le temps de chaleur • Ilots atmosphériques : présent principalement la nuit, dans une moindre mesure en journée Les causes des îlots de chaleur urbains • 2 grandes causes : • Absence de végétation : l’évapotranspiration par les surfaces végétalisées permettent de « refroidir l’air » • Les surfaces urbaines mettent plus de temps à se refroidir : la chaleur stockée la journée n’est dissipée que plus tard dans la nuit Les causes des îlots de chaleur urbains Propriétés de la surface ‐Matériaux ‐Agencement du bâti ‐Fraction de végétation Intensité de l’ICU Climat ‐Rayonnement ‐Vent ‐Latitude/longitude Activités anthropiques ‐Rejets de chaleur liés aux activités (transport, industrie, climatisation) Les enjeux liés aux îlots de chaleur urbains Des enjeux différents en fonction du type d’îlot de chaleur urbain Type d’îlot de chaleur Echelle spatiale Implications/enjeux Surface Bâti ‐ revêtement Isolation thermique du bâti – consommation d’énergie Rue ‐ quartier Confort thermique – dispersion des polluants Ville Climat régional et global ‐ formation et dispersion des polluants à l’échelle régionale Atmosphérique – canopée urbaine Atmosphérique – couche limite urbaine Les enjeux environnementaux La température favorise la formation de polluants gazeux secondaires Kelly et Gunst, Atmos. Env., 1990 Associée à des vents faibles, elle limite la dispersion des polluants Les enjeux environnementaux Shanghai Paris New York Les enjeux économiques Augmentation de la demande en électricité avec les températures besoin de climatisation pour confort thermique Les enjeux de conforts et sanitaires Thermorégulation et seuils de risque Les enjeux de conforts et sanitaires Les enjeux de conforts et sanitaires • Les risques liés aux canicules Les effets des canicules sont exacerbés dans les villes du fait de l’ICU Quelles solutions d’atténuation ? 2 approches différentes • Les solutions d’ordre « écologique » • Les solutions d’ordre techniques On intervient principalement sur les bénéfices retirés par la végétation On intervient principalement sur les émissions : • • • • Murs et toits végétalisés Parc et jardins Ceintures vertes Etc… • • • • Matériaux Consommation d’énergie Aménagements urbains Etc… La végétalisation : principe général • La végétation permet de réguler la température de 2 façons : elle absorbe une partie du rayonnement solaire (ombrage) et dissipe la chaleur par évapotranspiration La végétalisation : quelques exemples Surfaces enherbées La végétalisation : quelques exemples Surfaces enherbées La végétalisation : quelques exemples Murs et toits végétalisés 25.7 32.7 Diminution de la température de surface grâce à la végétation diminution de la consommation d’énergie pour la régulation thermique La végétalisation : quelques exemples Murs et toits végétalisés Diminution de la température de surface grâce à la végétation diminution de la consommation d’énergie pour la régulation thermique La végétalisation : quelques exemples Murs et toits végétalisés Toit conventionnel Toit végétalisé Diminution de la température de surface grâce à la végétation diminution de la consommation d’énergie pour la régulation thermique diminution des rejets de chaleur d’origine anthropique diminution de l’îlot de chaleur atmosphérique La végétalisation : quelques exemples Arbres La végétalisation : quelques exemples Parcs Les parcs jouent le rôle d’îlots de fraicheurs, c‐a‐d des lieux où les températures sont moins élevées que dans le milieu urbain lieux de bien être et de confort essentiels La végétalisation : quelques exemples Parcs Les solutions « techniques » • Des solutions simples : ravalement, peinture blanche, etc… Les solutions « techniques » • Limiter la consommation d’énergie (Consommation d’énergie = production de chaleur) Quelques leviers pour diminuer la consommation d’énergie : ‐ Etanchéité à l’air (double/triple vitrage, isolation murale) ‐ Energies renouvelables ‐ Orientation des pièces (pièces techniques (garage, cellier) au nord pour tampon thermique; pièces de vie au sur pour profiter de l’ensoleillement) Les solutions « techniques » • Développement de nouveaux matériaux dits « froids » qui sont caractérisés par un fort albédo et une forte émissivité • En été, cela permet de diminuer la température de surface de 82°C (180°F) à 49°C (120°F) Les solutions « techniques » • Aménagement de zones de fraicheur « Miroir d’eau », Bordeaux Les solutions « techniques » • Favoriser les couloirs de vent lors de la conception de quartier « dilution de la chaleur » Les solutions « techniques » • Favoriser les couloirs de vent lors de la conception de quartier « dilution de la chaleur » Synthèse des solutions d’atténuations • De nombreuses solutions existent, à la fois techniques et de végétalisation. Mais celles‐ci ne doivent pas s’opposer, elles sont complémentaires • Chaque méthode doit être choisi en fonction du contexte : construction ou rénovation ? Constructible ou non constructible ? Place disponible ? Couts ? adaptation en fonction des conditions locales • Pour les solutions de végétalisation, il ne faut pas perdre de vue différents éléments : • Problématique de la demande et de la gestion de l’eau • Choix des espèces, vulnérabilité aux conditions urbaines (sol, climat, pollutions) • La végétation rend d’autres services écosystémiques (lieux de loisir, rétention des eaux de pluies, etc…) Programmes de recherches passés et en cours Historique des projets de recherche EPICEA (Etude Pluridisciplinaire des Impacts du Changement climatique à l’Echelle de l’Agglomération parisienne) CLIM2 (Climat urbain et climatisation) VURCA (Vulnérabilité URbaine aux épisodes Caniculaires et stratégies d’Adaptation) MUSCADE (Modélisation Urbaine et Stratégie d’adaptation au Changement climatique pour Anticiper la Demande et la production Énergétique) MAPUCE (Modélisation Appliquée et droit de l‘Urbanisme : Climat et Énergie) MOTUS (Modeling of temperature in urban and peri‐ urban systems) C3RCLE (Cross‐influences of uRban, subuRban, and Rural environments on their CLimatE and atmospheric composition) Enseignements des projets passés • Le phénomène d’îlot de chaleur urbain affecte non seulement paris intra‐ muros, mais également le milieu péri‐ urbain moins dense. Un îlot de fraicheur marqué est également présent Enseignements des projets passés • L’agglomération parisienne connaitra de plus en plus de jours chauds et d’épisodes de canicule Enseignements des projets passés • Les solutions d’aménagement sont efficaces, mais nécessitent un changement en profondeur des aménagements urbains. • Un changement des comportements permettrait également de diminuer l’îlot de chaleur urbain (e.g., baisse de la température de consigne de la climatisation Quels nouveaux programmes de recherche ? • Le projet MApUCE vise à intégrer dans les politiques urbaines et les documents juridiques les plus pertinents des données quantitatives de microclimat urbain, climat et énergie, dans une démarche applicable à toutes les villes de France. • Le projet C3RCLE a pour but d’estimer l’impact de l’îlot de chaleur urbain sur la pollution atmosphérique, mais également de quantifier l’influence de la ville sur le climat et la pollution péri‐ urbaine et rurale, et inversement. L’accent sera mis sur l’impact sur la productivité agricole des zones rurales péri‐urbaines Quelques documents sur ce sujet… Stratégies de réduction de l’îlot de chaleur urbain (http://www2.epa.gov/heat‐ islands/heat‐island‐compendium) Ville, changement climatique et solutions d’aménagement (http://www.cnrm.meteo.fr/v ille.climat/ ) Ville, îlot de chaleur, végétalisation et refroidissement (http://www.iau‐idf.fr/savoir‐ faire/nos‐ travaux/environnement/changement‐ climatique/chaleur‐sur‐la‐ville.html) Merci de votre attention
