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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
Club IDEES –
Nanterre – 3 novembre 2015
LL’’ilot de chaleur urbain : ilot de chaleur urbain : ddééfinitionsfinitions
Un constat rUn constat rééelel
• 2
sites
distants
de
30 km
Un constat rUn constat rééelel
• 2
sites
distants
de
30 km
• Des
températures
systématiquement
plus
fortes
dans
le
milieu urbanisé
Un constat rUn constat rééelel
• 2
sites
distants
de
30 km
• Des
températures
systématiquement
plus
fortes
dans
le
milieu urbanisé
• Un
décalage
d’environ
3°C
en
moyenne
Le phLe phéénomnomèène dne d’î’îlot de chaleur urbainlot 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 Non pas le mais LESLES
îîlotlotSS
de chaleur de chaleur urbainurbainSS
• 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)
ICU atmosphérique de
couche limite urbaine
(ville)
Sens d’influence
Dynamique temporelleDynamique temporelle
• Ilot
de
chaleur
de
surface
:
présent tout le temps
• Ilots
de
chaleur
atmosphériques
:
présent
principalement
la
nuit,
dans
une
moindre
mesure
en
journée
Les causes des Les causes des îîlots de chaleur urbainslots 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 Les causes des îîlots de chaleur urbainslots de chaleur urbains
Propriétés de la surface‐Matériaux ‐Agencement du bâti‐Fraction de végétation
Climat‐Rayonnement‐Vent‐Latitude/longitude
Activités anthropiques‐Rejets
de
chaleur
liés
aux
activités
(transport,
industrie, climatisation)
Intensité
de l’ICU
Les enjeux liLes enjeux liéés aux s aux îîlots lots de chaleur urbainsde chaleur urbains
Des enjeux diffDes enjeux difféérents en fonction du type rents en fonction du type
dd’î’îlot de chaleur urbainlot de chaleur urbain
Type d’îlot de chaleur Echelle spatiale Implications/enjeux
SurfaceBâti ‐
revêtementIsolation thermique du bâti – consommation
d’énergie
Atmosphérique –
canopée urbaineRue ‐
quartier Confort thermique –
dispersion des polluants
Atmosphérique –
couche limite urbaineVille
Climat régional et global ‐
formation et
dispersion des polluants à
l’échelle régionale
Les enjeux environnementauxLes 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 environnementauxLes enjeux environnementaux
Shanghai
New York
Paris
Les enjeux Les enjeux ééconomiquesconomiques
Augmentation
de
la
demande
en
électricité
avec
les
températures
besoin
de
climatisation
pour
confort
thermique
Les enjeux de conforts et sanitairesLes enjeux de conforts et sanitaires
Thermorégulation et seuils de risque
Les enjeux de conforts et sanitairesLes enjeux de conforts et sanitaires
Les enjeux de conforts et sanitairesLes 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 Quelles solutions dd’’attattéénuation ?nuation ?
2 approches diff2 approches difféérentesrentes
• Les solutions d’ordre techniques
On
intervient
principalement
sur
les
émissions :
• Matériaux• Consommation d’énergie• Aménagements urbains• Etc…
• Les solutions d’ordre «
écologique
»
On
intervient
principalement
sur
les
bénéfices retirés par la végétation
• Murs et toits végétalisés• Parc et jardins• Ceintures vertes• Etc…
La vLa vééggéétalisation : principe gtalisation : principe géénnééralral
• 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 vLa vééggéétalisation : quelques exemples talisation : quelques exemples Surfaces enherbSurfaces enherbééeses
La vLa vééggéétalisation : quelques exemples talisation : quelques exemples Surfaces enherbSurfaces enherbééeses
La vLa vééggéétalisation : quelques exemplestalisation : quelques exemplesMurs et toits vMurs et toits vééggéétalistalisééss
25.7
32.7
Diminution
de
la
température
de
surface
grâce
à la
végétation
diminution
de
la
consommation d’énergie pour la régulation thermique
Diminution
de
la
température
de
surface
grâce
à la
végétation
diminution
de
la
consommation d’énergie pour la régulation thermique
La vLa vééggéétalisation : quelques exemplestalisation : quelques exemplesMurs et toits vMurs et toits vééggéétalistalisééss
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
Toit conventionnelToit végétalisé
La vLa vééggéétalisation : quelques exemplestalisation : quelques exemplesMurs et toits vMurs et toits vééggéétalistalisééss
La vLa vééggéétalisation : quelques exemplestalisation : quelques exemplesArbresArbres
La vLa vééggéétalisation : quelques exemplestalisation : quelques exemplesParcsParcs
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 vLa vééggéétalisation : quelques exemplestalisation : quelques exemplesParcsParcs
Les solutions Les solutions ««
techniquestechniques
»»
• Des
solutions
simples
:
ravalement,
peinture blanche, etc…
• 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 Les solutions ««
techniquestechniques
»»
Les solutions Les solutions ««
techniquestechniques
»»
• 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 Les solutions ««
techniquestechniques
»»
• Aménagement de zones de fraicheur
« Miroir d’eau
», Bordeaux
Les solutions Les solutions ««
techniquestechniques
»»
• Favoriser
les
couloirs
de
vent
lors
de
la
conception
de
quartier
«
dilution
de
la
chaleur
»
Les solutions Les solutions ««
techniquestechniques
»»
• Favoriser
les
couloirs
de
vent
lors
de
la
conception
de
quartier
«
dilution
de
la chaleur
»
SynthSynthèèse des solutions dse des solutions d’’attattéénuationsnuations
• 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 Programmes de recherches passrecherches passéés et en s et en
courscours
Historique des projets de rechercheHistorique des projets de recherche
EPICEA
(Etude Pluridisciplinaire des Impacts du
Changement climatique àl’Echelle de l’Agglomération parisienne)
CLIM2
(Climat
urbain et
climatisation)
VURCA
(Vulnérabilité
URbaine aux épisodes
Caniculaires et stratégies d’Adaptation)
MUSCADE
(Modélisation Urbaine et
Stratégied’adaptation au Changement
climatiquepour Anticiper la Demande etla production Énergétique)
MAPUCE
(Modélisation Appliquéeet 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 passEnseignements des projets passééss
• 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 passEnseignements des projets passééss• L’agglomération parisienne connaitra de plus en plus de jours chauds et d’épisodes de
canicule
Enseignements des projets passEnseignements des projets passééss
• 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 ?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 sujetQuelques documents sur ce sujet……
Stratégies de réduction de l’îlot de
chaleur urbain(http://www2.epa.gov/heat‐
islands/heat‐island‐compendium)
Ville, îlot de chaleur, végétalisation et
refroidissement(http://www.iau‐idf.fr/savoir‐
faire/nos‐
travaux/environnement/changement‐
climatique/chaleur‐sur‐la‐ville.html)
Ville, changement climatique
et solutions d’aménagement(http://www.cnrm.meteo.fr/v
ille.climat/
)
Merci de votre attention