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Îlots de chaleur : quelles solutions pour les réduire ?

Îlots de chaleur : quelles solutions pour les réduire ?
Publié par
Vivien POQUET
.
le
18/08/2022

Le phénomène d’Ilot de chaleur urbain (ICU) est induit par les caractéristiques localisées d’un aménagement. Une place ou un parking par exemple, peu soumis au vent, encerclé de hauts bâtiments, avec des matériaux à faible albédo et forte inertie, sont de parfaits candidats à accumulation et la restitution lente chaleur.

L’ilot de chaleur, une conséquence de l’aménagement

En premier lieu, parmi les facteurs propices à la génération d’ICU on peut citer le manque d’ombrage, qui permet au rayonnement lumineux de transmettre son énergie thermique aux surfaces bâties et revêtements. La chaleur qui constitue les ICU est à plus de 80% solaire. Un même revêtement de surface minéral peut tout à fait enregistrer des écarts de température de plus de 20°C selon qu’il est exposé à l’ombre ou au soleil.

D’après le Cerema, la chute de la température au sol de 15 à 20 °C entraîne un ressenti de rafraî¬chissement de 5 à 7 °C à hauteur de piéton selon les critères de l’Universal Thermal Climate Index (UTCI).

Ensuite, le choix des matériaux est déterminant. De par leurs caractéristiques (chaleur massique, émissivité, perméabilité, albédo…) ces matériaux vont avoir des comportements très différents dans le stockage et la restitution d’énergie. L’albédo est un des paramètres fondamentaux à prendre en compte et sa valeur est comprise entre 0 (absorbe tout le rayonnement lumineux) et 1 (réfléchi toute la lumière). Un enrobé a par exemple un albédo compris entre 0,05 et 0,20, tandis que des pavés ou un dallage gris-clair ou beige auront un albédo autour de 0,4.

Le Grand Lyon considère qu’une augmentation de l’albédo moyen des villes de 0,20 à 0,45 permettrait de réduire la température jusqu’à 4 °C les après-midis d’été.

Enfin, c’est aussi le manque général de place laissé au sol (et donc à l’infiltration de l’eau) et au végétal, qui joue un rôle déterminant dans la génération des ICU. Alors que l’indice canopée tend à se développer petit à petit pour suivre et guider la végétalisation des villes, il n’est pas rare d’observer actuellement des aménagements urbains où moins de 5% des emprises sont végétalisées.

Les solutions contre les îlots de chaleur et la place du végétal

Techniquement, il existe des solutions pour réduire l’intensité des ICU, voire arriver à les transformer en ilot de fraicheur ! Dans un premier temps, lorsqu’on travaille sur un aménagement existant à réhabiliter, ou bien sur un projet, il convient de caractériser correctement ce qui contribue le plus à l’effet d’ilot de chaleur. Une modélisation des espaces à étudier (élévations des bâtiments, nature des matériaux de surface, exposition...)  permet alors d’identifier quels sont les meilleurs leviers sur lesquels jouer pour éviter ou réduire l’effet d’ICU. Sur cette base, des solutions vont pouvoir être discutées, et les choix d’aménagement vont également pouvoir être évalués.

On pourra évidemment jouer sur le panel des matériaux pour les toitures et revêtements de sol. Un second axe de travail pourra également consister à apporter de façon localisée et ponctuellement de l’eau, de façon à rafraichir directement les personnes sur site. Il est à noter toutefois que les surfaces en eau n’ont pas forcément un impact significatif sur le rafraichissement de l’air. Certaines études semblent indiquer un effet neutre. Un troisième axe pourra consister à apporter de l’ombrage via des structures mobiles ou permanentes, végétalisées ou non. La végétalisation présente toutefois certains avantages, mais aussi des contraintes à considérer.

De l’ombrage, oui, mais avec des arbres c’est mieux ! Même si les arbres ont un albédo d’environ 0,15 à 0,20, ils sont pour autant très efficaces pour apporter de la fraicheur. En effet, ils ne restituent pas l’énergie lumineuse car ils s’en servent pour la photosynthèse. Ce processus par lequel la végétation croît, sous-tend deux choses à bien considérer : l’interception de lumière, et donc de la création d’ombrage, mais aussi de l’évapotranspiration ! L’évapotranspiration permet aux végétaux d’absorber l’eau du sol et ainsi de faire circuler à la fois le carbone capté depuis les feuilles et les nutriments depuis les racines, dans l’ensemble de la plante via la sève. Le plus intéressant c’est que pour fonctionner, l’évapotranspiration conduit le végétal à libérer de l’eau dans l’air ambiant, sous forme de vapeur. C’est cette vapeur d’eau qui contient la chaleur, et qui va sous l’effet des mouvements d’air, du vent, extraire la chaleur de l’Ilot.

Une étude menée par l’Ademe démontre qu’un arbre mature peut évaporer jusqu’à 450 litres d’eau par jour, soit l’équivalent de 5 climatiseurs qui tourneraient pendant 20h.

Évidemment, le choix de l’essence est important, notamment pour maximiser l’effet de fraicheur recherché, mais également pour que l’arbre choisi soit adapté à son emplacement (sol, gabarit…). On ne se trompe jamais vraiment en plantant un arbre, mais se faire aider dans le choix et le modèle d’implantation des espèces permettra de mieux bénéficier des services écosystémiques tout en ayant plus de chance d’augmenter la durée de vie de l’arbre. Enfin, implanter de la végétation et des arbres, c’est aussi prendre en compte les charges de surveillance et d’entretien induites.

Un indice canopée de 40% permet de faire chuter la température de 4 à 5°C en période de canicule.

Autrement, les strates basses de végétation font également partie des solutions de végétalisation à considérer. Le choix d’une palette d’espèces adaptée pourra apporter des réponses là où il n’est parfois pas possible de planter des arbres. Techniquement une pelouse a un albédo de 0,25 à 0,30, ce qui lui permet de capter une partie importante de la lumière, et avec l’évapotranspiration les variations de température sont très atténuées. Au cours d’une journée d’été, avec un même ensoleillement, une parcelle de pelouse enregistre moins de 6°C entre les parties à l’ombre et au soleil (contre parfois plus de 20°C pour des matériaux minéraux). À noter qu’en appliquant une gestion différenciée, avec certaines parties fauchées laissées plus hautes, l’effet de fraicheur est encore plus important.

Enfin, la perméabilité du sol est un facteur important à prendre en compte. Un sol perméable va d’une part permettre de limiter la problématique de ruissellement, mais va d’autre part permettre l’évaporation de l’eau qu’il contient. Par ce phénomène d’évaporation, le sol contribue lui aussi à rafraichir la température de l’air ambiant. En conclusion les solutions fondées sur la nature et le végétal doivent occuper une place importante dans la palette de solution à disposition des propriétaires fonciers et acteurs de l’aménagement urbain. Cette place toute particulière, le végétal la doit notamment aux services écosystémiques qu’il apporte en plus de la réduction de l’effet d’ICU. Les services écosystémiques dont il est alors possible de bénéficier sont par exemple le stockage de carbone, le support à la biodiversité, ou encore l’apport d’oxygène et l’amélioration de la qualité de l’air.

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