Le phénomène d’îlot de chaleur urbain

Les centres urbains sont connus pour accumuler la chaleur durant la journée et la restituer la nuit, créant ainsi des zones anormalement chaudes en comparaison avec des zones plus végétalisées.

Ce printemps 2024, bien qu’il s’agisse du 2^e moins ensoleillé de l’histoire des mesures météorologiques au Luxembourg (depuis 1947, source : Meteolux), ne représente pas la situation à l’échelle planétaire. En effet, les relevés du programme Copernicus sont sans appel. L’année 2024 sera en toute probabilité l’année la plus chaude de l’histoire des mesures météorologiques.

En tant qu’ingénieurs, au sein de notre groupe de bureaux d’études LSC Engineering Group, nous sommes particulièrement conscients de l’impact croissant de ce phénomène sur les environnements urbains. La limite de 1.5°C prônée par les accords de Paris (COP 21) est déjà dépassée, seulement 8 ans après la promulgation de l’accord. Les conséquences pour nos latitudes sont d’ores et déjà prévisibles : augmentation des températures moyennes, des durées des canicules et des sécheresses, pluies torrentielles etc…

À l’échelle urbaine, le phénomène d’îlot de chaleur va s’amplifier. Il s’agit d’une augmentation de chaleur localisée sur les centres urbains et notamment la nuit.

Plusieurs facteurs sont à son origine : les facteurs anthropiques (véhicules, climatisations…), le rayonnement solaire, le flux convectif (vent), le flux latent (évaporation et évapotranspiration liée aux végétaux) et le flux conductif (la capacité à évacuer l’énergie des matériaux de construction vers la terre et non vers l’atmosphère).

Si l’influence humaine sur le rayonnement solaire est faible, il n’en est pas de même sur l’ensemble des autres paramètres :

• Émission d’air chaud dans l’atmosphère par l’industrie, les transports et les climatisations
• Densification des constructions en hauteur limitant les flux d’air frais et corridors de vent
• Suppression ou réduction de la végétation et donc de l’évapotranspiration
• Choix de matériaux de construction (bâtiments et aménagements extérieurs) avec de faibles capacités à diffuser l’énergie thermique dans le sol et/ou avec un fort potentiel d’accumulation de l’énergie et une diffusion nocturne dans l’atmosphère

Pour toutes ces raisons, le phénomène des îlots de chaleur urbains, comme son nom l’indique, est donc naturellement concentré dans les zones urbaines denses.

Nous avons développé des outils performants pour évaluer et anticiper les effets des ICU. Il est possible de modéliser ce phénomène à différentes échelles (territoire, ville, quartier) et avec différents niveaux de détails. Les modèles simplifiés se concentrent sur la température au sol et ne prennent pas en compte les flux anthropogéniques ni les flux convectifs. Ils offrent la possibilité d’une approche simplifiée et rapide et sont un support utile à des fins de communication et de pédagogie notamment.

En principe, les températures au sol sont calculées pour un jour théorique de canicule avec un ensoleillement maximal (solstice d’été, le 21 juin). Certaines surfaces telles que les enrobés bitumineux atteignent près de 50°C dans ces conditions. La couleur des matériaux joue également un rôle prépondérant. Les zones végétalisées et ombragées, tout naturellement, sont des zones où les températures sont très nettement limitées. Ce sont des zones refuges tant pour la faune que pour les usagers.

Notre expertise nous permet également de concevoir des modèles détaillés qui intègrent des paramètres complexes, tels que les couloirs de vent et les façades des bâtiments, pour fournir des recommandations précises et adaptées. Les résultats obtenus sont plus pertinents dans le sens où il s’agit de température ressentie et non de la température au sol. On parle de PET (Physiological Equivalent Temperature).

En intégrant des approches bioclimatologiques avancées dans nos études, nous visons à élaborer des solutions innovantes pour atténuer les effets des ICU.

Ces modélisations permettent d’établir des cartes pour la situation existante et de faire des recommandations pour la situation projetée afin d’améliorer la situation vis-à-vis du phénomène des ICU. Ces mesures d’amélioration sont également modélisables.

Par ailleurs, lors de la projection d’un nouveau quartier, il est possible, à partir de son modèle 3D et des données concernant l’aménagement des infrastructures, de modéliser le phénomène des ICU et d’agir très en amont sur la projection pour prévenir l’apparition de problématiques thermiques.

Grâce à notre expertise multidisciplinaire, incluant des paysagistes, botanistes, hydrologues, environnementalistes, urbanistes, architectes, et ingénieurs en génie civil, nous sommes en mesure de coordonner les efforts nécessaires pour anticiper et répondre efficacement aux défis climatiques.

Seul un travail coordonné et une prise en main de la problématique très en amont permettront de projeter les quartiers de demain pour qu’ils soient résilients face aux défis climatiques qui les attendent.

Pour plus d’informations : www.lsc-group.lu