CHANGEMENT CLIMATIQUE : LORSQUE LES VILLES ET LEURS PÉRIPHÉRIES NE FONT QUE 1

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mots-clés : ilot de chaleur, ville, rurale, étude, science Nature

Chers lecteurs,

Nous voici à peine sortis de l’été qu’on en fait le bilan. Nous constatons que même si cette année en Belgique ne fut pas l’année de toutes les canicules (rappelons-nous 2022 et ses 36 degrés pendant plus d’une semaine en août…), le sud de l’Europe a fortement souffert et dans le nord, dès que le soleil venait à pointer du nez, les températures s’envolaient. Tout le monde n’a pas non plus les moyens de partir en vacances, dès lors, la qualité des espaces de vie quotidienne prend une grande dimension dans nos besoins de sécurité climatique.

Sécurité climatique ?

Cette question se pose pour toutes les villes et territoires où des stratégies de résilience doivent être développées par les responsables politiques pour garantir au mieux la sécurité de vie dans les territoires dont ils en ont la gestion. Cette sécurité peut s’exprimer de diverses manières : des espaces de « frais » avec air conditionné pour les personnes âgées ou des lieux sécurisés en cas de crues (c’est là où on se rend compte que les halls omnisports, et plus généralement les infrastructures publiques, ne servent pas uniquement pour ce à quoi elles sont dédiées initialement, mais bien au service de la collectivité tout entière. D’autre part, sécuriser les habitants, c’est aussi transformer leur environnement naturel pour l’adapter aux changements climatiques. C’est recréer des bosquets là où de nombreuses inondations se créent, c’est développer des couloirs écologiques pour améliorer la biodiversité en ville grâce à des alignements d’arbres, etc.

La sécurité climatique est donc un mélange entre des actions sur le long terme et des actions au quotidien permettant un monitoring de la ville et la création de réponses à des scénarios plausibles en cas de crise naturelle.

Les ilots de chaleurs

Dans le cadre de la crise climatique, nous allons aujourd’hui nous attarder à la planification à long terme avec la question des ilots de chaleur qui est un enjeu majeur des villes moyennes et des métropoles. Nous ne reviendrons pas sur la définition d’ilot de chaleur ni sur les conséquences de ces formes urbaines, pour cela nous vous conseillons le très bon article (!) proposé sur notre blog Numeric Landscape voici tout juste un an: Les mèmes « il fait moins chaud dans la rue avec des arbres » : une vérité absolue ? ( 1^er septembre 2023). Toutefois, il est bon de rappeler qu’à l’échelle mondiale, la détérioration de l’effet d’ilot de chaleur urbain (ICU) constitue une menace importante pour la santé humaine et compromet la stabilité des écosystèmes. Des stratégies d’atténuation de l’ICU ont été étudiées et largement utilisées dans les villes par la mise en place d’infrastructures vertes, bleues ou grises (source article) . Cependant, les villes sont denses et les terrains sont précieux et limités pour ces interventions, ce qui rend difficile la résolution du problème.

Ce qui nous intéresse aujourd’hui c’est de vous proposer la lecture d’un article publié par un collectif de chercheurs chinois qui ont travaillé sur l’impact des ilots de chaleur dans le cadre des relations morphologiques entre les centres-villes et leurs périphéries (Mitigating urban heat island through neighboring rural land cover, Nature Cities, 1, pp. 552-532, 5 juillet 2024). Ils relèvent que les ilots de chaleurs sont interdépendants de la qualité de leurs périphéries, en d‘autres termes, plus la périphérie est fraiche, moins les ilots de chaleurs apparaissent en cœur de ville. L’étude vise à répondre à deux questions :

Quelle est la localisation de la couverture terrestre rurale voisine pour atténuer efficacement l’ICU pour l’ensemble de la ville
Quels sont les paramètres clés du paysage à prendre en compte pour attendre les objectifs de refroidissement urbain naturel.

Partant de l’hypothèse que l’occupation rurale du sol peut également servir d’élément d’absorption de la chaleur urbaine, abritant ainsi un potentiel important d’atténuation des ilots de chaleur urbains. On note que cette hypothèse s’appuie sur des travaux antérieurs rapportant que l’effet du verdissement dans les zones rurales était un facteur important et répandu de la variabilité de l’intensité de l’ilot de chaleur urbain de surface, responsable de 22,5 % de la problématique initiale. Deux villes avec une configuration urbaine et une densité de population relativement comparables peuvent alors avoir des intensités d’ICU différentes simplement en raison de caractéristiques différentes du type d’occupation du sol en zones rurales environnantes.

Un travail qui se base sur l’analyse de 30 villes chinoises monocentriques et de 200km² de surface entre 2000 et 2020, principalement caractérisée par des plaines entrecoupées de terrasses éparses, de collines et de basses montagnes.

Le résultat des méthodes de calculs, basées sur une morphologie concentrique, montre que La hiérarchie d’impact se présente comme suit (de la plus petite au plus grand effet tampon et de réduction de chaleur dans les villes) :

1. sol minéralisé (les zonings industriels retails parcs, extensions de lotissements, etc.)

2. Sols agricoles : les zones agricoles présentent une variable très large selon les types de cultures en périphérique des villes

3. Sols de prairies, forêts et plans d’eau.

Un autre point de l’étude est la démonstration de l’impact en fonction de la distance. Il apparait que l’impact le plus important entre les zones de ruralité et les limites urbaines sont entre 10 et 15 km ! l’étude montre que les actions menées dans ces limites amènent à un impact d’efficacité de 30% pour les centres-villes, ce qui dans une approche multifactorielle complexe (les villes) est un résultat très bon. Pour atteindre cet objectif, un autre paramètre apparait dans l’étude : la richesse parcellaire (variation d’usages) et la densité (taille des parcelles plus petites et donc plus denses) sont capitales.

Mais finalement, comment expliquer ces interactions entre périphérie lointaine (10-15 km) et centres-villes ? Nous extrayons ici une partie de l’article pour l’expliquer :

Nous l’expliquons par la physique urbaine, en exploitant le concept de circulation d’ilot de chaleur (Informations supplémentaires B ) et de convection. La circulation de chaleur revêt une importance primordiale dans la ventilation urbaine et l’échange d’énergie entre les environnements urbains et ruraux. Dans ce processus de circulation dynamique, l’air est réchauffé dans les zones urbaines en raison de l’effet de la force de flottabilité, créant une zone de basse pression près du sol. Par la suite, l’air chauffé sera transporté vers les régions rurales par convection et diffusion, attirant l’air plus frais des zones rurales pour réapprovisionner en permanence le centre urbain. Notre étude révèle que la couverture terrestre RL 3 peut exercer l’effet le plus significatif sur l’UHI, avec son rayon circulaire englobant une plage de 10 à 15 km, ce qui représente environ la moitié du diamètre équivalent de la ville, similaire à la découverte de Fan et al. 26.

Dans le même ordre d’idée, rappelons-nous les problématiques d’Ozone en période de fortes chaleurs prolongées où, paradoxalement, si l’ozone est produit essentiellement en ville, ce sont les zones rurales qui sont le plus touchées.

Quelles conclusions en tirer ?

Tout d’abord, la première conclusion, et les auteurs le précisent également dans leur étude, les morphologies urbaines sont très différentes selon le climat, la localisation, le relief, etc. Il ne faut donc pas généraliser cette étude comme une recette de cuisine générique, mais bien comme une étude mettant en exergue des mécanismes qui mériteraient d’être étudiés dans d’autres coins du globe.

Toutefois, et faisant partiellement abstraction de ces limites, on peut néanmoins en tirer quelques réflexions :

La Wallonie, avec ses grandes villes, semble mieux armée que les villes flamandes pour cette problématique. En effet, si on travaille à l’échelle macro des villes wallonnes, la distinction entre les cœurs de villes assez denses et la ruralité située à 10-15 km (probablement un peu moins pour les villes de 50 à 80.000 habitants) est encore assez marquée. Toutefois, certains éléments seront à nuancer, en effet si la convection est omniorientée tel un tore, le sillon industriel est très urbanisé sur l’ensemble de son axe est-ouest entre Mons et Charleroi, Huy et Visée. SE pose alors la question de densification des espaces interstitiels, à contrario, la protection unilatérale des zones encore non urbanisées.
La question du modèle agricole reste fondamentalement posée. Aujourd’hui, la question du bocage est devenue essentielle dans la lutte contre les coulées de boues liées aux pluies torrentielles d’été. Il n’y a plus une seule année sans quelques catastrophes, inondations et coulées de boues dans divers villes et villages en Wallonie. L’étude tente à démontrer que la diversité parcellaire et ses variations d’occupations sont un déterminant essentiel de la réduction des températures en ville. C’est un argument complémentaire au changement de modèle qui, maintenant et grâce à cette étude, démontre qu’elle concerne autant les habitants de la ruralité que les urbains !

Finalement, cette étude montre encore une fois que l’aménagement du territoire est systémique. La complexité des interactions doit être continuellement être réétudiée pour trouver un meilleur équilibre non pas seulement à l’échelle des villes, mais bien d’un écosystème ville + ruralité = territoire.

Bonne et belle journée à vous.

Pour complément :

Lien direct vers l’article : ici
Présentation des auteurs de l’étude et leurs affiliations :

École d’architecture, Université du Sud-Est, Nanjing, Chine, Miao Yang, Chen Ren, Haorui Wang, Junqi Wang, Zhuangbo Feng, Prashant Kumar, Fariborz Haghighat et Shi-Jie Cao
Centre de recherche en ingénierie de la province du Jiangsu pour le contrôle de la chaleur et de la pollution urbaines, Université du Sud-Est, Nanjing, Chine, Miao Yang, Chen Ren, Haorui Wang, Junqi Wang, Zhuangbo Feng et Shi-Jie Cao
Centre mondial de recherche sur l’air pur, École de développement durable, de génie civil et environnemental, Faculté de génie et de sciences physiques, Université de Surrey, Surrey, Royaume-Uni, Prashant Kumar et Shi-Jie Cao
Institut pour le développement durable, Université de Surrey, Surrey, Royaume-Uni, Prashant Kumar
Groupe Énergie et Environnement, Département de génie du bâtiment, civil et environnemental, Université Concordia, Montréal, Québec, Canada, Fariborz Haghighat

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Pascal SIMOENS Architecte et urbaniste, data Scientist. Expert Smart Cities. J’ai commencé ma vie en construisant des villes en Lego, j’en ai fait mon métier. Geek invétéré, aujourd’hui je joins mes passions du numérique et de la ville au travers d’une expertise smart Cities et smart-buildings en travaillant en bureau d’étude (Poly-Tech Engineering) et j’enseigne cette même expertise à l’UMONS et l’ULB.

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