Îlots de chaleur urBains

VILLES ET
CHANGEMENT
CLIMATIQUE
Parenthèses
collection la ville en train de se faire
Sous la direction de
Jean-Jacques Terrin
avec la collaboration de Jean-Baptiste Marie
CITIES AND CLIMATE CHANGE
BARCELONA
LYON
MARSEILLE
MONTRÉAL
NANTES
RENNES
ROMA
STUTTGART
TOULOUSE
WIEN
ÎLOTS DE CHALEUR URBAINS
URBAN HEAT ISLANDS
www.editionsparentheses.com / Jean-Jacques Terrin / Villes et changement climatique / ISBN 978-2-86364-243-6

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penser la ville avec le climat
1 Onu « World urbanisation pros-
pects », Progress in planning, ,
  .
2 Vitruve, Les Dix Livres d’archi-
tecture [], Paris, Balland, ,
livre , chap. , p. .
3 D, J.-M., D,H.,
D,C., D,P.,
Habiter le désert, Les maisons
mozabites, recherches sur un type
d’architecture traditionnelle pré-
saharienne, Liège, Mardaga, .
4 M,A., La bioré-
gion urbaine, petit traité sur le
territoire bien commun, Paris,
Eterotopia France, , p. .
Les eets du réchauement climatique et la hausse des températures dans les
centres urbains ont pris aujourd’hui des proportions qui inquiètent les scienti-
ques, en particulier les climatologues. Depuis plusieurs années, ceux-ci alertent
responsables politiques et professionnels de l’urbanisme des impacts d’un réchauf-
fement qui menace les grands équilibres planétaires, précisant que les systèmes
urbains en sont les grands responsables dans la mesure où ils représentent plus
de   de la consommation globale de l’énergie ¹. Face à ces injonctions, leurs
interlocuteurs sont bien mal armés pour répondre à un dé dont il n’est pas
certain qu’ils mesurent toute la complexité. Non que cette confrontation de la
ville au climat soit vraiment nouvelle, elle a même cimenté la longue histoire
des cités. Celle-ci pourrait en eet se raconter à partir de contradictions entre
expansion et résilience, tant elle a de tout temps été la chronique de tensions
continues entre des milieux économiques qui provoquent par nécessité toutes
sortes d’agressions environnementales et des habitants qui tentent de défendre
leurs exigences de confort et de salubrité.
Certes, les villes ont longtemps su se prémunir contre la chaleur,
et plus globalement se penser avec le climat. Vitruve l’énonçait déjà: « Quand on
veut bâtir une ville, la première chose qu’il faut faire est de choisir un lieu sain ² »,
c’est-à-dire une implantation déterminée par la géographie et qui permette une
bonne orientation des édices et des espaces publics. L’urbanisme vernacu-
laire méditerranéen ore l’image d’implantations humaines qui s’étalent sur les
pentes de collines en combinant apports solaires aux étages supérieurs et frai-
cheur à l’ombre des jardins. L’architecture arabe joue de systèmes de ventilation
sophistiqués avec patios, moucharabiehs, fontaines, jarres poreuses et salsa-
bils sur lesquels coule l’eau fraîche, de même qu’il favorise un nomadisme des
usages propices à une adaptation aux températures diurnes et nocturnes, dans
PENSER LA VILLE
AVEC LE CLIMAT
JEANJACQUES TERRIN
le M’Zab algérien par exemple ³. L’orientation des rues et les protections solaires
des médinas, ainsi que les capteurs de vent qu’on peut encore observer en Iran,
en Irak et en Égypte canalisent l’air frais dans les villes jusqu’au cœur des habi-
tations, faisant la preuve d’une maîtrise des ambiances thermiques autant dans
les espaces publics que privés. Il en est de même de certains indiens Pueblos
d’Arizona qui, pour faire face à de grandes amplitudes de températures quoti-
diennes et saisonnières, recherchent des implantations géographiques le long
de canyons, des formes d’habitat partiellement troglodytes, et des techniques
constructives en pierre et en adobe bien adaptées. On pourrait multiplier ces
exemples, jusqu’à l’urbanisme classique qui sait alterner rues arborées, immeubles
relativement hauts et fermés au nord, façades largement ouvertes au sud sur des
jardins ombragés plantés d’arbres à feuilles caduques.
Il semble que la ville moderne ait perdu ces réexes bioclima-
tiques, et que cela ne débouche sur une crise que dénonce implacablement
Alberto Magnaghi lorsqu’il arme que: « Le divorce entre nature et culture, entre
la culture et l’histoire caractérise l’évolution de la pensée mécaniste et réduction-
niste moderne  ». Il aura fallu qu’apparaisse l’émergence du réchauement clima-
tique et des nouveaux risques à la fois écologiques et sanitaires qu’il provoque
pour qu’on remette en cause les recettes de l’urbanisme contemporain et qu’on
découvre les bienfaits d’une démarche écologique dont les contours restent encore
parfois bien ous. C’est dans ce contexte de nécessaire renouveau qu’ont récem-
ment émergées les réexions sur le phénomène d’îlot de chaleur urbain ().
Pour comprendre ce phénomène et appréhen-
der sa complexité, il sut de traverser le boulevard de l’Acadie
à Montréal entre la ville de Mont-Royal et le quartier de Parc
Extension, à l’occasion d’une belle après-midi ensoleillée d’été,
et de constater une diérence d’au moins six degrés entre les
deux rives du boulevard. Une observation plus minutieuse du
site permet de constater que cette diérence de température est
pour une bonne partie due aux disparités du couvert végétal et
de l’intensité de la circulation automobile de part et d’autre de
l’artère. Mais elle est également inuencée par des morpholo-
gies urbaines distinctes et par la densité de leurs parcellaires,
par les revêtements de surface des bâtiments et des sols qui
les composent ; elle l’est aussi par les populations qui habitent
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penser la ville avec le climat
e eects of climate change and rising temperatures in urban centres have now reached such
proportions that they are troubling scientists, climatologists in particular. For many years, scientists
have been warning political representatives and planning practitioners about the eects of global
warming, which threaten the planet’s equilibrium, specifying that urban systems are largely
responsible for this threat since they consume more than  of the world’s energy¹. However,
the people receiving these warnings are not equipped to respond to the challenge; they may not
even be aware of the extent of its complexity. e struggle between cities and the climate is by
no means a new issue, it has actually shaped the long history of cities. is relationship could be
described in terms of expansion and resilience – a chronicle of ongoing tensions between economic
environments, which provoke all sorts of attacks on the environment, and of inhabitants, as they
ght for their comfort and sanitation requirements.
Of course, cities have successfully provided protection from the sun’s heat for a
long time, and more broadly speaking, have been designed to suit the climate. Vitruvius once said,
“When one wants to build a city, the rst thing to do is to choose a healthy site”². In other words,
sites should be chosen based on their geographical features, to allow buildings and public spaces to
have the best orientation. Vernacular Mediterranean planning provides us with a particular image
of human settlements: houses scattered across the hilltops to receive the heat of the sun on the
top oors with gardens to provide a shady, cooler place below. Cities in the Middle East and North
Africa have been built using sophisticated ventilation systems that include patios, mashrabiyas,
fountains, porous earthenware pots, and salsabils (for cool water to pour through) while favouring
nomadic uses to suit variations in day and night-time temperatures, as seen, for example, in the
M’Zab region of Algeria³. ere is a clear mastery of the thermal environment in both public and
private spaces, in the orientation of streets, the shading devices of the Medina, and even wind
captors. e latter, are still seen in Iran, Iraq and Egypt; they channel cool air into the city all the
way to the heart of buildings. Similarly, in response to extreme variations in daily and seasonal
temperatures, some Pueblo Indian tribes in Arizona have built partially troglodyte housing along
the wall of canyons. eir construction uses adobe and stone masonry techniques that are well
adapted to the climate. ere are a huge variety of examples, up to the period of traditional urban
planning, which alternates streets and tree-lined avenues, builds relatively tall buildings without
windows to the north and large, generally open façades to the south, all overlooking well-shaded
gardens with deciduous trees.
However, modern cities seems to have forgotten their bioclimatic reexes,
and this is the underlying cause of the climate crisis, which consternates Alberto Magnaghi: “e
divorce between nature and culture, culture and history, characterises the development of the
modern mechanistic and reductionist mindset”. Climate change, with its associated health and
ecological risks is the catalyst for a re-examination of our current planning approaches and pushes
us to discover the advantages of ecological approaches, which still seem so imprecise in their form.
e context of “renewed need” has generated this new process of reection on the urban heat
island phenomenon (UHI).
To understand the phenomenon and appreciate its full complexity, one simply
has to cross L’Acadie Boulevard in Montreal (between Mont-Royal and the Park Extension quarter)
on a bright summer’s day and feel the temperature drop nearly six degrees. On closer examination,
the temperature dierence is due primarily to dierences in the level of plant cover and intensity of
motorised trac on either side of the street. It is also inuenced by the dierent urban morphologies,
PLANNING CITIES
FOR THE CLIMATE
JEANJACQUES TERRIN
dans ces deux quartiers, par leurs activités, leurs modes de vie, leurs revenus, leur
éducation, et en dénitive leur culture urbaine. Si cette expérience particulière-
ment spectaculaire est reproductible à diérents degrés dans n’importe quelle
ville de la planète, quel qu’en soit la taille et la latitude, elle s’avère d’autant plus
importante à signaler qu’elle justie la pertinence du remarquable eort que la
ville canadienne entreprend actuellement pour réduire ce phénomène.
Alors que la population urbaine augmente de façon signicative
et que de vastes territoires métropolitains se sont dessinés au cours des dernières
décennies, le phénomène d’ ne peut plus laisser indiérent, d’autant que ce
dernier est renforcé par les conséquences du réchauement climatique qui en
exacerbent les eets négatifs, accroissant notamment la fréquence des nuits tropi-
cales. On sait que les conclusions du  rapport du Giec (Groupe d’experts inter-
gouvernemental sur l’évolution du climat) publié en  prévoient une élévation
de la température qui pourrait atteindre ,°C entre  et . Selon ces experts,
il est hautement improbable que la hausse des températures soit contenue dans
la limite de °C, objectif qui avait été envisagé lors du sommet de Copenhague
en . En eet, une réduction de   des émissions mondiales de gaz à eet
de serre en  par rapport à leur niveau de  serait nécessaire pour main-
tenir cette hausse moyenne, hypothèse considérée aujourd’hui comme inattei-
gnable compte tenu des eorts récents qui ne sont guère encourageants: pour
Vue aérienne de Montréal : le boulevard de l’Acadie séparant le quartier de Parc Extension et la
ville de Mont-Royal.
Aerial view of Montreal: L’Acadie Boulevard, which separates the Park Extension Quarter and Mont-Royal.
Ville de Montréal
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penser la ville avec le climat
cities and climate change
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5 C, F. et B, Y.,
« Étude des biotopes urbains et
périurbains de la CMM, Volets 
et : Évolution des occupations
du sol, du couvert végétal et des
îlots de chaleur sur le territoire
de la Communauté métropoli-
taine de Montréal (-) ».
Conseil Régional de l’Environne-
ment de Laval, , p. .
6 Secretariat of the Convention
on Biological Diversity, , p. .
1 U.N. “World urbanisation prospects”,
Progress in planning, ,   .
2 V, Les Dix Livres d’architecture
[] (Paris, Balland, ) livre , chap. ,
p. .
3 D, J.-M., D,H.,
D,C., D,P., Habiter le
désert, Les maisons mozabites, recherches
sur un type d’architecture traditionnelle
pré-saharienne (Liège, Mardaga, ).
4 M, A., La biorégion urbaine,
petit traité sur le territoire bien commun
(Paris, Eterotopia France, ) p. .
5 Cavayas, F. et Baudouin, Y., Étude des
biotopes urbains et périurbains de la CMM,
Volets 1 et 2: Évolution des occupations du
sol, du couvert végétal et des îlots de chaleur
sur le territoire de la Communauté métro-
politaine de Montréal (1984-2005) (Conseil
Régional de l’Environnement de Laval,
) p. .
6 Secretariat of the Convention on
Biological Diversity, , p. .
7 United Nations Environment Programme
website.
the building density per lot, the kind of building surfaces and ground cover, the dierent population
groups living in the two quarters, their commercial activities, lifestyles, revenue, education, and
certainly, their urban culture. is particular experiment could be conducted in any city in the
world with slightly dierent outcomes (no matter what the city’s size or latitude) and it justies
the remarkable eorts by the Canadian city to reduce this phenomenon.
e fact that the population of cities is rapidly increasing and that, in just a few
decades, huge metropolitan territories have emerged, means we can no longer ignore the UHI
phenomenon. Especially, since their negative eects are exacerbated by climate change, which will
notably result in more frequent, tropical night-time temperatures. e results of the th Assessment
Report by the IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change) published in  forecast a
temperature rise as high as .°C between  and . According to the experts, it is highly
unlikely that this temperature rise will remain within the °C degree limit (the target established
at the Copenhagen Summit in ). In fact, we would have to reduce the world’s greenhouse
gas emissions by  by  (based on  levels) just to maintain average temperature rises,
something considered impossible today with such poor recent eorts. Just as an indication, the
annual CO emissions for the - period were  higher than  levels.
UHI are particularly intense in summer at the centre of large cities, which reach
temperatures ve or six degrees higher than those on the periphery, usually during the night.
is warming-up, largely due to human activities, is caused by a combination of factors, rstly the
increased density and compact structure of the built fabric, the rapidly increasing proportion of
hard mineral surfaces and soil sealing that uses low reectivity materials (which absorb more heat
and impose drainage systems that reduce evaporation). To these initial causes, we need to add
emissions of polluted air, increased activities related to housing, services, industry and motorised
trac, and all the other technologies generating heat: heating, air conditioning, lighting, and so
forth. Urban geometry, street-canyons that imprison heat, the presence and location of squares,
parks and water, as well as thermal inertia of materials and albedo on façades, roofs and ground
surfaces, all have an eect on heat transfer. is process consists of the absorption and convection
of solar energy on the building envelope and articial ground coverings. In addition, urban density
and the roughness of façades tends to slow winds at ground level and reduce the dissipation of
accumulated heat. UHI reduce the evaporation rate of moisture in the air, and strangely, plant
evapotranspiration too. Finally, UHI can also alter rainfall patterns as masses of warm air rising in
the dome formed over cities hit the cold air of the atmosphere.
Cities are the cause and victim of this group of phenomena, all at the same time.
Today, the majority of the world’s population live in developed areas, and the population density
of cities is forecast to reach unprecedented levels in the next ten to twenty years. In , the
United Nations Environment Programme rearmed that the urban environment is responsible for
producing more than  of the world’s waste,  to  of greenhouse gas emissions and  of
the consumption of natural resources. From this perspective, the
temperature rises provoked by UHI, combined with the catastrophes
caused by more extreme weather, have a dramatic impact on the
population and its health. It is hard to forget the heatwave in 
that caused over , deaths in Europe in a period of four months.
Studies have proven that a temperature rise, one degree above
°C, will increase the mortality rate by .. While cities in the
South are the rst aected of course, cities in the North, contrary to
popular belief, are also aected. Swedish researchers have shown
that an average temperature exceeding °C, for longer than two
days consecutive, will increase the Swedish mortality rate. Climate
change and UHI also have a major inuence on the survival of
forests and plants, preservation of biodiversity, and quantity and
quality of water reserves.
Reducing the UHI phenomenon, could well be
one of the most important challenges cities will have to face in the
coming decades. is means that local authorities will inevitably
have to start addressing this new and unwanted challenge. Faced
with such a complex issue many cities have already started working
on UHI reduction strategies. e nature of the problem obliges them
to work across dierent space and time scales at the same time, and
necessitates a cross-disciplinary approach. e combined eects
ne prendre qu’un indicateur, les émissions annuelles de CO pendant la période
- sont de   au-dessus du niveau de .
Les  sont particulièrement intenses en été dans les centres des
grandes métropoles qui atteignent, le plus souvent la nuit, une température de
cinq à dix degrés supérieure aux zones situées à leurs périphéries . Ce réchauf-
fement, dont les activités anthropiques sont en grande partie responsables, est
dû à la conjonction de nombreux facteurs, et en tout premier lieu à la compa-
cité et à la densité accrue des tissus bâtis, à la minéralisation et à l’imperméabi-
lisation accélérée des sols par des matériaux peu rééchissants qui absorbent la
chaleur et imposent des systèmes de drainage réduisant l’évaporation des eaux.
À ces premières causes, il faut ajouter les émissions d’air pollué, l’augmentation
des activités liées à l’habitat, aux services, à l’industrie et à la circulation auto-
mobile, et à toutes les technologies générant de la chaleur: chauage, climati-
sation, éclairage, etc. Les formes urbaines, la conguration des rues formant des
canyons qui emprisonnent la chaleur, l’existence et l’emplacement de places, de
parcs et de plans d’eau, tout comme l’inertie des matériaux et l’albédo des façades,
des toitures et des sols, ont une incidence sur les transferts de chaleur, ceux-ci se
faisant par absorption et par convection de l’énergie solaire sur les enveloppes
des édices et sur les surfaces minéralisées des sols. En outre, la densité urbaine
et la rugosité des façades ont tendance à atténuer la vitesse du vent au niveau du
sol et freinent la dissipation de la chaleur accumulée. Les  réduisent le taux
d’évaporation de l’air humide et singulièrement l’évapotrans-
piration des végétaux. Enn, ils peuvent agir sur le régime des
précipitations, perturbé par la montée de masses d’air chaud
dans le dôme qui se crée au-dessus des villes au contact de
cet air ascendant et de l’air froid de l’atmosphère.
Les villes provoquent et subissent tout à la fois
cet ensemble de phénomènes. Alors qu’une majorité de la
population mondiale vit aujourd’hui dans des zones urbani-
sées, et qu’une concentration démographique urbaine sans
précédent est à prévoir au cours des prochaines décennies ,
Effet d’îlot de chaleur urbain dans l’agglomération parisienne présentant un excédant de chaleur
en centre ville par rapport à la périphérie.
The urban heat island effect in greater Paris, showing higher temperatures in the city centre than on
theoutskirts.
Descartes, 2009
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penser la ville avec le climat
16
villes et changement cimatique
Augmentation du nombre de nuits tropicales (température minimale supérieure à 20 °C)
associées à des journées chaudes (température maximale supérieure à 35 °C) dans les
conditions climatiques présentes et futures.
Increase in the number of combined tropical nights (minimum temperature exceeding 20 °C) and hot days
(maximum temperature exceeding 35 °C) under present and future climate conditions.
EEA Report «Urban adaptation to climate change in Europe», Fischer and Schär, 2010
7 Site Internet du Programme
des Nations unies pour
l’environnement.
d’ constitue sans doute un des plus complexes, des moins bien identiés, et
des plus diciles à prendre en compte de façon intégrée dans la conception de
projets d’aménagement urbain, quels que soient leurs objets ou leurs échelles.
Non seulement ses causes en sont extrêmement diverses et contradictoires, mais
il varie aussi selon les temporalités saisonnières, hebdomadaires et quotidiennes,
selon la force du vent et la couverture du ciel, selon l’altitude et la distance de
la mer ou des plans d’eau. Il dépend également des formes urbaines, de leurs
densités comme des revêtements de surface et de la végétalisation des espaces
publics. Il est donc dicile à prendre en compte tant par les maîtres d’ouvrage
dans leur programmation que par les concepteurs dans leurs projets et par les
gestionnaires pour leurs missions de maintenance, d’autant que les résultats de
la recherche urbaine sur le sujet ne sont pas tous encore constitués.
La plupart des acteurs concernés sont aujourd’hui conscients de
la nécessité, mais aussi de la diculté de prendre en compte le phénomène d’
dans l’élaboration de stratégies urbaines comme dans la conception de projets
d’aménagement. Les causes en sont multiples. La nécessité d’une approche inté-
grée pour aborder de façon transversale la lutte contre les îlots de chaleur n’est pas
facilitée par la complexité et la fragmentation caractéristiques de l’aménagement
territorial. Ces dicultés sont presque naturellement accrues par l’organisation
en silo qui est trop souvent celle des services urbains, et par les conits latents qui
se dressent entre les exigences et les temporalités divergentes du politique, des
services techniques, des concepteurs et des habitants. Les savoirs et les savoir-
faire sont généralement trop cloisonnés, ne favorisant pas des approches globales
indispensables pour croiser des compétences aussi diverses que la gestion des
eaux et des trames vertes et bleues, l’ingénierie de réseaux urbains, la conception
architecturale et paysagère, et autres expertises diverses. À ces
dicultés s’ajoutent celles qui sont le fait d’interventions dans
des tissus existants denses, ce qui rend les processus de décision
le Programme des Nations-Unies pour l’Environnement armait en  que
le milieu urbain était responsable de plus de   des déchets produits, de  
à   des émissions de gaz à eet de serre et de la consommation de   des
ressources naturelles . C’est dans ce contexte que les hausses de température
provoquées par les , cumulées avec l’intensication des catastrophes météo-
rologiques, ont un impact décisif sur les sociétés urbaines, et notamment sur la
vulnérabilité des personnes et sur leur santé. On se souvient que la vague de
chaleur de  a causé plus de   décès sur une période de quatre mois
en Europe. Les études conrment que l’accroissement de la température d’un
degré au-dessus de °C augmente de ,  les risques de mortalité. Et si les villes
du Sud sont bien entendu les premières concernées, les villes du Nord, contrai-
rement aux idées reçues, ne sont pas épargnées. Des chercheurs suédois ont
démontré qu’une moyenne de température au-dessus de °C pendant plus de
deux jours consécutifs avait un impact sur les taux de mortalité dans leur pays.
Le réchauement climatique et les  ont également une inuence signica-
tive sur la survie des forêts et des plantes, sur la préservation de la biodiversité
et sur la quantité et la qualité des réserves en eau.
La lutte contre le phénomène d’, loin de se résorber, risque de
devenir un des principaux enjeux des villes pour les prochaines décennies. Il ne
fait donc pas de doute que les collectivités urbaines doivent s’impliquer face à ce
nouveau dé qui leur est imposé. Confrontées à cette complexité, de nombreuses
villes élaborent des stratégies pour lutter contre les conséquences néfastes des
 qu’elles s’eorcent d’aborder à diérentes échelles spatiales et temporelles
et qu’elles ne peuvent résoudre que de façon transdisciplinaire. Elles doivent en
eet aborder ces eets combinés de façon coordonnée, et de ce fait le phénomène
Degré d’imperméabilité des sols (gauche) et température de surface observée (droite) à
Budapest en 2005.
Degree of soil sealing (left) and observed surface temperature (right) in Budapest, Hungary, 2005.
EEA Report «Urban adaptation to climate change in Europe», Fischer and Schär, 2010
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