Connaître le phénomène
Le climat évolue, avec des vagues de chaleur plus fréquentes depuis 30 ans. Celles-ci sont amenées à se multiplier et à beaucoup s’amplifier à horizon 2100.
Combiné à l’augmentation de la population et à la densification urbaine, le changement climatique va rendre plus prégnant le phénomène des îlots de chaleur urbains (ICU), c’est-à-dire une élévation des températures de l’air et de surface des centres-villes par rapport aux périphéries, particulièrement la nuit.
Ce phénomène a des impacts variés : conséquences sur la santé, sur le bien-être des habitants, sur la "praticabilité" de l'espace public et donc sur l'attractivité des centres-villes, sur les consommations énergétiques (climatisation), sur la résilience des infrastructures et les réseaux urbains et sur le maintien de la biodiversité animale et végétale.
Le phénomène des ICU est lié à plusieurs facteurs :
- Les propriétés thermophysiques des matériaux utilisés pour la construction des bâtiments, des voiries et autres infrastructures,
- L’occupation du sol (sols minéralisés, absence de végétation)
- La morphologie urbaine (voies de circulation importantes, « rugosité » urbaine diminuant la convection…)
- Le dégagement de chaleur issu des activités humaines (moteurs, systèmes de chauffage et de climatisation…)
Les matériaux urbains stockent la chaleur (15 à 30% de plus que les zones moins denses) la journée qui se relibère la nuit. C’est pour cette raison que le phénomène d’ICU est plus marqué la nuit, empêchant les températures de redescendre.
Des outils pour les collectivités
Le Cerema conduit des travaux d’innovation et d’expertise sur le sujet, avec des méthodes de mesures micro-météorologiques réalisées à l’aide d’un véhicule instrumenté et ou bien via des réseau de capteurs fixes.
L’imagerie satellitaire et le recours à la géomatique permettent également permet de produire des indicateurs urbains multicritères et de réaliser un zonage des différents espaces en fonction de leurs conditions climatiques par une approche statistique simplifiée.
Cette approche a été développée dans le projet DIACLIMAP, subventionné par l’Ademe (2015-2017), dont l’objectif était de permettre d’intégrer la problématique des ICU dans la planification de l’aménagement urbain, en prenant en compte les paramètres de morphologie urbaine et d’occupation du sol. Les méthodes développées permettent de cartographier la ville en zones climatiques locales (Local Climate Zone – LCZ) à partir de diverses bases de données géographiques et les images satellitaires PLEIADES. En sortie, des indicateurs de potentiel d’ICU localisé peuvent alimenter un diagnostic expert.
En 2018, l’Ademe a fait appel au Cerema et à un bureau d’études pour établir un recueil plus large des méthodes de diagnostic de la surchauffe urbaine, qui permet de déterminer l’importance du phénomène à une échelle fine.
Cet inventaire a été réalisé à partir du retour d’expérience de cinq villes ayant réalisé un tel diagnostic (Bordeaux, Nancy, Nice, Lille et Mantes-la-Jolie).
Agir contre les îlots de chaleur
La Métropole de Clermont-Ferrand connaît elle aussi un problème de surchauffe urbaine et déploie une stratégie d’adaptation au changement climatique.
Dans le cadre du réaménagement d’une place centrale de la ville, la place Delille, la Métropole a voulu agir sur le phénomène d’ICU et le confort d’été au sein de l’espace public.
Avec le Cerema et l’agence d’urbanisme locale, la Métropole a entrepris de caractériser le phénomène par une instrumentation fixe et mobile sur la place et ses abords, pour relever les températures et l’hygrométrie (l’humidité) de jour comme de nuit, aussi bien en été qu’en hiver. Le projet combine des mesures avec le ressenti des habitants afin d’objectiver le phénomène d’ICU.
Il est apparu que la place Delille est plus chaude la nuit, de 2 à 3°C, que la périphérie, car la chaleur accumulée durant la journée est restituée la nuit. Les causes de ce phénomène d’ICU sont ensuite analysées, pour établir un référentiel qui servira de base à la mise en œuvre de la stratégie future.
Après avoir objectivé le phénomène d’ICU, un outil d’aide à la décision sera élaboré pour guider les collectivités dans le choix des actions à mettre en œuvre contre le phénomène d’ICU. L’expérimentation menée à la place Delille sera ensuite étendue à d’autres communes. L’étude vient de démarrer, et prendra fin à l’horizon 2021-2022.
Avec la métropole du Grand Nancy, où a été mené le projet Diaclimap, le Cerema réalise jusqu’en 2021 une étude de la vulnérabilité des quartiers aux îlots de chaleur urbains, en croisant des indicateurs socio-démographiques, de,qualité constructives et énergétique du bâti, de manière à identifier des zones à enjeu et permettre la mise en œuvre d’actions d’adaptation via les documents d’urbanisme.
Article de La Montagne sur la place Delille
De nombreuses villes ont pris conscience au fil du temps de la problématique de surchauffe urbaine et de ses enjeux, et elles s’interrogent sur la stratégie et les actions à mettre en oeuvre pour atténuer ce phénomène.
Les solutions à développer pour faire face aux îlots de chaleur urbains doivent être adaptées au contexte et au climat local. Dans ce domaine, le Cerema peut apporter ses capacités d’expertise et d’études auprès d'agglomérations de toute taille, depuis grandes métropoles jusqu'aux agglomérations de taille moyenne.
Les principales recommandations pour lutter contre les îlots de chaleur urbains :
- Renforcer la présence de la nature et de l’eau au sein des projets d’aménagement ;
- Favoriser des ambiances propices dans un contexte de multiplication des vagues de chaleur ;
- Optimiser l’organisation spatiale
- Favoriser une conception technique adaptée
- Favoriser une conception intégrant les besoins, les usages et les pratiques de gestion.
3 exemples d'aménagements favorables à la fraîcheur en ville
Afin d’améliorer l’aménagement urbain face à la problématique des îlots de chaleur, les collectivités disposent de solutions "vertes", liées à la nature et au végétal, de solutions "bleues" liées à la présence de l’eau, ou encore de solutions dites "grises" liées aux matériaux urbains.
Des exemples d’aménagements qui répondent au phénomène d’ICU
- La rue Garibaldi à Lyon, un boulevard urbain de près de 5 km, entièrement réaménagée en 3 phases : cheminements piétons plus larges, pose de bancs, création de pistes cyclables, d’une voie de bus en plus des voies de circulation, implantation d’arbres, revêtements de couleur claire absorbant davantage la chaleur, fossé pour récupérer l’eau de ruissellement. Le site est instrument avec des capteurs de température pour évaluer l’apport de fraîcheur, ainsi que pour détecter un éventuel stress thermique des arbres et un besoin d’arrosage, au moyen de l’eau stockée dans un bassin enterré.
- L’EcoQuartier de Clichy Batignolles : situé sur 54 hectares d’anciennes friches de la SNCF, l’EcoQuartier, qui pourra à terme accueillir 3.400 logements et 12.000 emplois au nord-est de Paris intra muros, a été conçu pour prendre en compte le phénomène d’ICU. Les espaces urbains répondent à l’objectif de rafraîchissement des usagers : Parc arboré de 10 ha en plus d’espaces naturels, allées de couleur claire, présence d’eau (fontaines, jets d’eau), gestion alternative des eaux pluviales (récupération, stockage et diffusion dans un bassin biotope), bâtiments conçus pour un important confort d’été. Le site, qui devrait permettre une baisse de 2°C en période de canicule, sera aussi une réserve de biodiversité.
- Le pôle multimodal de Saint-Augustin, près de l’aéroport de Nice et d’un quartier d’affaires, a été conçu à l’aide l’outil EnviMet, qui permet de simuler les conditions climatiques à l’échelle du bâtiment ou du quartier. Le projet a été amélioré, notamment sur les plans de :
- la densification des masses végétales, afin de réduire le phénomène d’accélération du vent, et pour créer de l’ombrage ;
- la modification du plan masse par le déplacement d’un projet de bâtiment,
- la mise en place de solutions innovantes autour de l’humidification de l’air et des sols : arrosage de la chaussée, via une buse d’aspersion intégrée à un trottoir et mise en place de pavés à rétention d’eau.
