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La ville veut rester maître du thermomètre
En matière de végétalisation verticale, la solution rustique de la vigne vierge se montre efficace pour rafraîchir les espaces intérieurs. - © CHRISTOPHE NOEL / MAIRIE DE PARIS

La ville veut rester maître du thermomètre

M. -D. A. |  le 01/06/2018  |  TechniqueHaute-GaronneIlle-et-VilaineParis

Le milieu urbain génère des hausses localisées de la température. Un phénomène préoccupant, et même dangereux en période de canicule.

Les solutions à ce problème peuvent être techniques, mais aussi végétales et architecturales.

Il y a quinze ans, la chaleur en ville n'était pas encore un sujet.

Mais à l'été 2013, une période de canicule provoquait une importante surmortalité en Europe. En France, 15 000 décès supplémentaires étaient constatés en l'espace de deux semaines. La catastrophe avait révélé la nécessité de travailler sur le microclimat des zones urbaines. Il devenait urgent de comprendre les raisons de la surchauffe et notamment de ces montées de température imputables aux milieux bâtis eux-mêmes que sont les îlots de chaleur urbains.

Ces derniers, qu'il faut différencier du phénomène général de réchauffement, sont en effet « une conséquence de l'urbanisme. Dès qu'on transforme de l'espace par la construction, l'assèchement de l'environnement, la minéralisation du sol, l'érection des immeubles et la création de rues qui réduisent l'ouverture au ciel sont autant de facteurs d'accumulation de la chaleur », explique Julien Bigorgne, ingénieur environnement à l'Atelier parisien d'urbanisme (Apur), qui travaille depuis une dizaine d'années sur la question. Si en journée, ville et campagne sont soumises au même rayonnement solaire, la nuit venue, un espace naturel refroidit tandis que les milieux bâtis sont de véritables pièges à calories.

Morphologie. Le climat n'est pas seul en cause. L'activité humaine et la consommation d'énergie qu'elle implique aggravent le phénomène. « A Paris, la chaleur anthropique, due par exemple à l'éclairage ou à la climatisation, est jugée responsable d'une hausse de la température de 1 à 2 °C », poursuit Julien Bigorgne. Dès lors, comparer les thermomètres est une expérience cuisante : selon l'ouvrage « Villes et changement climatique - Ilots de chaleur urbains », paru en 2015 aux éditions Parenthèses, les centres des métropoles peuvent atteindre en été, « le plus souvent la nuit, une température de 5 à 10 °C supérieure aux zones situées à leurs périphéries. » Ce n'est là qu'une généralité. Aucune ville ne présente le même climat, ni la même morphologie. La structure urbaine a ainsi une grande influence, comme l'a prouvé le résultat de simulations publié par l'Apur. Celles-ci démontraient que, pendant une canicule, la température baisse moins vite dans un quartier haussmannien très dense que dans un secteur de barres des années 1960, plus aéré. « L'îlot de chaleur se forme à très petite échelle, note Julien Bigorgne. Par conséquent, les solutions doivent elles aussi être locales. De nombreux leviers sont disponibles, les plus faciles étant l'usage de l'eau, la nature des revêtements de sols et la végétation. » Sur les deux premiers points, des dispositifs techniques divers sont actuellement testés (lire p. 58-60) . Surtout, nombre de communes se sont engagées sur la piste verte et développent la végétalisation un peu partout sur leur territoire. Le pouvoir rafraîchissant des parcs et jardins dépassant à peine les limites de leurs grilles de clôture, l'Apur expliquait en 2012 qu'il est plus intéressant « de développer une strate diffuse dans la ville. » Les collectivités inscrivent désormais des obligations en la matière dans leurs documents d'urbanisme, en particulier sur la conservation de parcelles en pleine terre comme à Toulouse ou Rennes (lire p. 54-55) .

Les centres-villes peuvent atteindre une température de 5 à 10 °C supérieure à leur périphérie.

« Oasis ». Les arbres aussi remportent les suffrages pour leur capacité à jouer les parasols autant que les climatiseurs naturels, grâce au phénomène d'évapotranspiration. La ville de Montréal, au Canada, entend ainsi accroître son indice de canopée de 5 % d'ici à 2025. Son plan de gestion de la forêt urbaine, mené depuis 2012, a permis de voir surgir exactement 106 292 arbres de plus dans la ville. La mairie de Paris s'est, elle, fixé un objectif de 20 000 plantations entre 2014 et 2020 ; elle en comptabilise 10 000 pour l'heure. A l'agence d'écologie urbaine de la capitale, la responsable du pôle climat et adaptation au changement climatique Marie Gantois évoque aussi « le projet des cours d'école “oasis” qui débutera cet été par des aménagements dans trois établissements. Une “rue végétale” sera aussi créée dans chaque arrondissement d'ici à la fin de la mandature. » Deux artères se sont déjà couvertes de plantes et d'herbes folles depuis 2015.

Certaines solutions présentent toutefois un avantage restreint. Les terrasses plantées forment des îlots de fraîcheur très localisés et ne profitent en rien aux appartements des étages inférieurs, et encore moins au niveau de la rue.

La façade végétalisée a ce pouvoir, mais les installations sophistiquées sont à proscrire en raison de leur système d'arrosage complexe et donc énergivore. Finalement, rien ne vaut une simple vigne vierge.

Eviter les « canyons ». Agir sur l'architecture est évidemment plus difficile. Mais si, dans les quartiers existants, la marge de manœuvre est limitée, « on exprime plus facilement nos exigences dans une fiche de lot de ZAC », assure Annette Laigneau, à la mairie de Toulouse. Adjointe en charge de l'urbanisme, elle veille en particulier à la moindre épaisseur des constructions « car nous ne voulons plus de logements mono-orientés mais traversants. L'effet de l'îlot de chaleur ne joue pas qu'à l'échelle du quartier, il faut aussi penser au confort du logement. » La ventilation comme outil de confort estival, cela vaut pour la ville dans son ensemble. Certains plans d'aménagement travaillent dès lors à casser les masses bâties pour ouvrir les îlots, créer des failles et éviter les rues trop droites, ces « canyons » qui emprisonnent la chaleur.

Ces options reposent essentiellement sur l'intuition et le bon sens, mais les concepteurs pourraient compter bientôt sur un outil d'analyse a priori . Ainsi le projet de recherches MESH, actuellement en cours sous la conduite de l'agence d'ingénierie environnementale Franck Boutté, permettra d'optimiser les volumes en fonction de nombreux paramètres environnementaux, y compris l'ensoleillement, le pouvoir réfléchissant des surfaces ou encore la proportion de surfaces végétalisées.

 

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« Plus une ville est ordonnée, plus sa température est élevée »

Dans une étude publiée en février, l'unité de recherche que vous dirigez au MIT, Materials Science for Energy and Environment (MSE2), a mis en évidence le lien entre la forme d'une ville et le phénomène de création d'îlots de chaleur. Comment avez-vous procédé ?

Tout est parti de notre curiosité de physiciens. Pendant nos pauses café au MIT, à Cambridge, Franz-Josef Ulm, qui codirige l'unité, et moi regardions Boston de l'autre côté de la rivière Charles et nous nous faisions la réflexion que ses gratte-ciel ressemblaient à des molécules posées sur une surface. Nous avons imaginé avoir recours aux outils statistiques que nous utilisons en physique pour décrire la disposition des atomes dans un matériau dans le but d'observer, cette fois, comment est constituée une ville. A partir des cartes de Google, nous sommes partis de la position des immeubles pour établir le degré d'organisation, ou au contraire de désordre, d'une trame urbaine.

Nous avons étudié les quartiers résidentiels de 51 villes, principalement d'Amérique du Nord, mais aussi de Nouvelle-Zélande, d'Australie ou encore d'Europe. Ensuite, nous avons comparé ces configurations plus ou moins ordonnées avec des données sur les températures dans ces villes.

Qu'avez-vous alors constaté ?

A densité de bâtiments comparable, plus une ville est ordonnée, plus elle présente une température élevée par rapport à celle relevée dans sa proche périphérie. Ainsi dans des ensembles à l'organisation très orthogonale, en grille, comme peuvent l'être les villes américaines telles que New York ou Chicago, la chaleur emmagasinée s'évacue moins facilement. Elle se retrouve davantage piégée dans des rues droites et perpendiculaires que dans une organisation plus anarchique.

En réalité, du point de vue de la physique, ce résultat n'est pas très

étonnant. Le phénomène est aussi accentué quand la trame est serrée.

J'aimerais d'ailleurs étudier Paris car, si sa texture est plus désordonnée, c'est une ville très dense.

Jouer sur la trame des villes peut donc être une piste d'amélioration ?

Quand on voit qu'une ville comme Phoenix, en Arizona, détient un record avec un delta de 10 °C entre son centre et sa périphérie, avec les surcoûts que cela implique en termes de surclimatisation, on ne peut que conseiller d'introduire une part de désordre local dans les plans d'urbanisme. Mais cela ne peut valoir que pour les nouveaux quartiers de ville. On ne va pas démolir Paris. Dans le tissu constitué, il faut donc agir sur d'autres leviers comme la science des matériaux ou la gestion de l'eau.

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