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Les îlots de chaleur urbains

Maxime

@U7GNP4FTK

Dimitri

@U7GJSB5Q8

Benjamin

@UAQ4F2NEA

Maxime

Un peu obsédé par la canicule actuelle, et surtout par l’annonce qu’elle sera de plus en plus fréquente dans les années à venir, j’ai cherché quelques infos sur les solutions qu’on pouvait apporter à ce phénomène notamment en ville où j’ai l’impression qu’il est amplifié

En concentrant une grande partie de la population sur un petit territoire, les villes font des économies d’échelle environnementales

cependant elles ont tellement modifié la nature qu’elles ne sont pas adaptées au climat

ou plutôt, comme on le verra, elles ont été adaptées à l’hiver

or à l’avenir c’est surtout l’été qui va nous poser problème

on m’a recommandé la lecture des cahiers de l’APUR (Atelier Parisien d’Urbanisme) sur les îlots de chaleur urbains

je sais donc tout maintenant de ce phénomène :smile:

Dimitri

Et quels sont donc les grands problèmes qui se posent ?

Maxime

Alors le gros problème, c’est la nuit

au plus chaud de la journée, il fait la même température à Paris et à Melun

en revanche la nuit, en aout 2012, on a relevé un écart de +8°C pour Paris par rapport à Melun

c’est ce phénomène qu’on appelle Ilôt de Chaleur Urbain (ou ICU par la suite)

d’après le rapport (qui date de 2012), Paris aura en 2050 le climat actuel de Bastia

mais Paris n’est pas urbanisée comme Bastia, donc on comprend vite le soucis que ça va poser si les nuits sont aussi chaudes aussi souvent

Dimitri

La ville conserve la chaleur la nuit, donc

Comment ça se fait ?

Maxime

Alors je découperai en deux les explications

il y a d’une part ce qui s’explique par les choix humains

et derrière ce choix humain, les conséquences physiques de ce choix

je m’explique : par exemple, on va choisir un revêtement métallique pour des questions esthétiques

sauf que derrière le métal a des propriétés vis-à-vis de la chaleur qui ne sont pas les mêmes que celles du verre, de la pierre, de la brique ...

mais quand on remonte à l’origine du problème, c’est que la ville est construite en fonction de considérations esthétiques, économiques, légales etc. mais la composante thermique (et surtout thermique l’été) est souvent ignorée

Dimitri

Et la deuxième partie de l'explication ?

Maxime

pardon c’était pas clair, la deuxième partie c’est la physique

en fait quand tu dis “pourquoi il fait chaud la nuit ?”

c’est parce que certains matériaux gardent la chaleur par exemple

mais la vraie réponse, c’est la réponse à “pourquoi on a choisi ces matériaux”

Dimitri

Et y a pas de normes sur la composante thermique ?

Personne ne s'est dit que ça pouvait être utile de ne pas construire trop de bâtiments en acier dans une ville ?

Maxime

malheureusement non

en fait les réglementations sont vraiment orientées sur l’isolation thermique et la consommation en hiver

donc des bâtiments qui font des économies de chauffage

c’est pas complètement absent non plus, mais si j’en crois le rapport, c’est très inégal entre les deux saisons

historiquement de toute façon, la ville est faite pour économiser de l’énergie en hiver

on colle sa maison à celle de son voisin pour faire des économies de chauffage

Benjamin

j'avais également lu pour le cas particulier de Paris et Marseille de la chaleur dégagée via le sol du réseau de métro

le rapport en fait mention aussi, ou c'est peanuts ?

Maxime

alors j’ai lu que le premier cahier (sur 4), mais maintenant que tu le dis, le cas du métro n’est pas du tout évoqué (et j’avais même pas capté)

un autre grand problème, c’est que depuis les années 60 au moins, on s’est affranchi de toutes contraintes architecturales, avec de plus une uniformisation des styles, qui fait qu’on construit aujourd’hui à Stockholm comme à Séville

ignorant totalement le climat

Dimitri

Mais dans les grandes villes du Nord de l'Europe, on peut comprendre que chauffer ait longtemps été plus important que refroidir

Comment font les villes du Sud ?

Madrid ? Rome ?

Maxime

alors le rapport est spécifique à Paris même s’il s’ouvre sur cette considération un peu générale, mais grosso modo dans le sud, on réduisait les ouvertures, on faisait des murs plus épais

pour moins souffrir de la chaleur

on orientait différemment aussi

maintenant tout le monde veut un max de lumière, une orientation plein sud ...

Dimitri

et puis y a la climatisation...

J'imagine que ça change la nécessité de garder les bâtiments froids

puisqu'on peut refroidir artificiellement l'air intérieur

Maxime

ouais on verra quand on rentrera dans les détails physiques, que la clim’ c’est le pire

Benjamin

alors que les climatiseurs sont eux mêmes source de chaleur externe....

Dimitri

oui mais ce que je veux dire, c'est que la température extérieure n'est pas la priorité des architectes

ni même des acheteurs

puisque de toute façon, on peut faire baisser la température intérieure

Maxime

non effectivement, t’es un peu un free rider quand tu fais ça

tu vas pas te priver de la clim juste pour moins participer au réchauffement climatique

alors que si tout le monde se privait de la clim, on aurait peut-être besoin de moins de clim’ ...

Benjamin

ce rapport a été commandé par qui ?

Maxime

La ville de Paris, via un projet qui regroupe l’APUR, le CSTB et Météo France

mais comme tu dis Dimitri, à titre individuel, t’as pas d’incitation à être vertueux

donc il faut que la ville mette en place des règles pour que les archi prennent en compte les externalités

Dimitri

ou qu'il y ait un système de chauffeur-payeur

une sorte de taxe chaleur

Benjamin

mais en sachant que le renouvellement du parc urbain est très limité, a fortiori à Paris....

je doute de la capacité à jouer sur la chaleur en imposant de nouvelles normes de construction

Dimitri

en effet

y a des solutions dans des zones déjà très urbanisées ?

des toits végétalisés ?

Maxime

oui le rapport propose plusieurs solutions

en fait déjà en analysant le problème, on trouve vite des solutions

effectivement les espaces verts sont plus frais

quand tu marches de Gare de l’Est aux Buttes Chaumont (soit 1.6 km ou 20 minutes de marche), tu enregistres un gradient de température de 4°C

avec une chute encore plus brutale aux abords du parc

Les espaces verts, comme ils créent un gradient de température sont aussi à l’origine d’un phénomène de brise urbaine

qui permet de refroidir les alentours

Ici on voit l’écart de température entre la partie végétalisée du tram par rapport au macadam à côté

tout ça s’explique en partie par l’évapotranspiration des végétaux

https://fr.wikipedia.org/wiki/Évapotranspiration

L’autre gros avantage des arbres en particulier, c’est qu’ils font de l’ombre

c’est d’une part agréable pour ceux qui sont sous l’arbre, mais ça veut aussi dire que le soleil ne chauffera pas directement un élément minéral au sol qui emmagasinerait beaucoup plus de chaleur (pavé, bitume etc.)

Dimitri

d'ailleurs, plus une ville chauffe, plus l'entretien de la végétation doit être couteuse, notamment en eau

j'imagine

du coup, c'est aussi un cercle vicieux de ce côté-là ?

Maxime

oui j’allais y venir, l’inconvénient de la végétation, c’est l’arrosage

donc il faut veiller à sélectionner les bonnes espèces

Benjamin

oui mais la consommation d'eau n''est pas vraiment un problème en France non ?

si ce n'est dans le secteur agricole

Maxime

non, en revanche acheminer l’eau a aussi un coût énergétique

l’eau aussi a une grosse influence sur la température

on voit par exemple ici la Seine sur cette carte des températures : https://imgur.com/cyhvmdZ

ce qu’on remarque aussi, c’est que les canaux sont visibles, mais beaucoup moins, à cause du fait que l’eau ne circule pas, contrairement à la Seine, ce qui amplifie les échanges thermiques avec l’air ambiant

Benjamin

donc les recommandations pour les pouvoirs publics sont à court terme de multiplier les îlots de verdure, les végétalisations murales et sur les toits, et la plantation d'arbres

Maxime

on peut aussi arroser l’espace public, ça se fait au Japon (sous réserve de gestion correcte de l’eau)

Benjamin

la ville de Paris multiplie également les brumisateurs libres, en arguant que la consommation d'eau est minime

ça semble aller dans le sens que tu décris également

Maxime

oui ils en parlent aussi (et ça se fait aussi au Japon)

il y a aussi les revêtements qui jouent beaucoup sur le phénomène d’ICU

la nature (macadam, terre battue, pierre ...)

mais aussi la couleur et la texture

Benjamin

le béton blanc non ?

Maxime

des surfaces claires et lisses emmagasinent moins de chaleur

Benjamin

je n'ai jamais compris pourquoi la ville de Paris ne s'y mettait pas à ça

c'est plus esthétique de surcroit

Maxime

alors il y a quand même un inconvénient

tu vois lequel ?

Benjamin

l'entretien ?

plus délicat que le goudron foncé

Maxime

alors oui pour les façades (on en parlera juste après)

mais non, le vrai problème, c’est que c’est éblouissant et donc accidentogène

Benjamin

non mais si on le limite aux zones piétonnes ?

Maxime

les zones piétonnes sont souvent pavées d’une couleur plus claire que le bitume

mais oui ça serait déjà pas mal

y a les revêtements des toits aussi dont on a pas parlé

notamment la fameuse toiture à la Mansart

qui présente un avantage : elle réfléchit énormément la lumière du soleil (d’ailleurs si on regarde la carte du flux réfléchi on distingue les arrondissement centraux, qui ont le plus souvent ce type de toit)

en revanche, comme il est en zinc, il a une inertie thermique quasi nulle, et on crève de chaud juste en dessous

là aussi, il y a problème de l’aménagement des combles (pour gagner de la place), qui fait qu’on habite maintenant juste tout le toit, alors qu’avant on avait un petit matelas thermique au-dessus de la tête

Benjamin

on peut penser que les boulevards haussmanniens ont atténué cet effet de concentration de chaleur

Maxime

sur la largeur les auteurs ne concluent pas vraiment

Benjamin

quoique... cela s'est aussi accompagné de la destruction de battisses en pierre, plus protectrices de la chaleur que les habitations haussmanienes j'imagine

Maxime

Ah oui alors j’allais partir sur la largeur des rues

mais pour la nature même des bâtiments qu’il y avait avant les percées hausmanniennes, je ne sais pas

mais pour la largeur

d’un côté, il est important d’avoir un grand espace au-dessus de la rue pour que la chaleur soit évacuée vers le ciel

mais d’un autre côté, les rues étroites ne laissent pas entrer beaucoup de lumière

Benjamin

ah oui exact

je n'y avais pas pensé

Dimitri

après, la chaleur n'est pas la seule variable

les ruelles étroites sont des problèmes en cas d'incendie

et c'est pas terrible non plus pour l'hygiène

c'est la politique tout-voiture des années 1950 et 1960 qui semble quand même avoir posé les problèmes de ces ilots de chaleur, non ?

Maxime

tu veux dire au niveau de mettre du bitume dans toutes les rues ?

Dimitri

ouep

la création de grand boulevards bétonnés où c'est impossible de mettre de la verdure

sauf quelques arbres en bordure

Maxime

j’ai pas la proportion de ce qui joue le plus

mais je suis pas sûr que ça joue plus que les matériaux des habitations

ou que la climatisation

les clims rejettent toute la chaleur dans les cours d’immeubles

or avant, les cours étaient plus fraîches, et la nuit ça permettait la circulation de l’air, grâce à la différence de température entre le côté cour et le côté rue

maintenant les cours sont aussi chaudes que les rues

donc les nuits sont encore plus étouffantes

conséquence : les gens s’équipent encore plus en clim’

ils parlent de “contagion” de la clim

Dimitri

ouais, c'est logique

et évidemment, on met pas la clim côté rue parce que c'est moche...

Maxime

mais pour revenir à la voiture

elle est effectivement une grande source de pollution thermique

bon déjà les moteurs, ça chauffe, c’est obvious

mais il y en a de plus surprenantes

le frottement des pneus sur le bitume qui produit un échauffement

dans les plus connues j’ai oublié bien sûr le dégagement de gaz à effet de serre

et alors une autre plus incongrue

il est conseillé de faire des façades plus claires pour réfléchir le rayonnement et moins emmagasiner de chaleur

sauf que les copropriétés optent pour des teintes de plus en plus foncées

puisqu’elles sont moins salissantes, et nécessitent un entretien moins fréquent

or la source quasi unique des salissures en façade, c’est le trafic auto !

donc en limitant, voire supprimant le trafic auto, la ville ferait d’une pierre deux coups : elle supprime une source de pollution thermique, et en plus d’éclaircir les façades

sans parler du fait comme tu disais Dimitri, qu’on pourrait ainsi végétaliser les rues

Dimitri

https://en.wikipedia.org/wiki/Cheonggyecheon

ça rappelle cette autoroute en Corée du Sud qui a été retransformée en rivière/promenade

Maxime

Ah ouais, c’est beau en plus

Dimitri

The project sped up traffic around the city when the motorway was removed. It has been cited as a real-life example of Braess' paradox.

Maxime

pour la stat, la chaleur anthropique dans une ville comme Paris c’est quand même 20% de la chaleur totale (le reste c’est le soleil)

Ah le paradoxe de Braess, je t’en avais parlé il me semble

Dimitri

donc la destruction de l'autoroute a diminué la pollution, réduit le nombre de voitures en ville, augmenté l'utilisation des transports en commun et... augmenté la vitesse de circulation des voitures

Maxime

Science4All a une vidéo dessus : https://www.youtube.com/watch?v=1onCF9PfiAo

Bon je sais pas si on aura toujours ce genre de cercle vertueux

mais clairement je pense que la voiture (non-électrique) devrait disparaître très rapidement de la ville

Comme solution, il y a aussi d’utiliser la fraîcheur du sous-sol

Avec un puits provençal par exemple : https://fr.wikipedia.org/wiki/Échangeur_air-sol

Le tunnel de la petite ceinture ferroviaire (19e, 20e) fait 1 km, l’air y entre à 35°C et sort de l’autre côté à 18°C

A partir de 15m sous terre, il fait entre 12 et 14°C toute l’année

Dimitri

le prochain habitat urbain sera peut-être enterré, alors ?

Maxime

sans aller jusque là, je pense qu’on pourrait rendre obligatoire les puits provençaux dans certains cas

Dimitri

lesquels ?

Maxime

ça je pense que ça serait à une simulation d’en décider

tu simules le comportement du bâtiment en plein été, et s’il fait trop chaud dedans, avant de mettre la clim => puits provençal

Dimitri

mais tu peux installer des puits provençaux en ville ?

Benjamin

mais délicat d'en créer dans les villes à forte densité non ?

Maxime

oui c’est vrai qu’il me semble que Paris est déjà un gruyère (mais c’est pas la ville où il y a le plus de nouvelles constructions)

Benjamin

si je reprends l'exemple de la ville de Paris, je suis interloqué par la non capacité des pouvoirs publics de planter des arbres, installer de nouvelles bornes de velo, etc, du fait de la densité du réseau électrique, telecom etc sous le sol

Maxime

t’as un article là-dessus ?

Benjamin

pas d'article, mais la ville lance chaque année un budget participatif. Et il n'est pas rare que la mairie réponde à ceux qui réclament plus de verdures, de nouvelles installations au sol etc que ce n'est pas possible du fait du réseau souterrain

Maxime

Il va falloir qu’ils trouvent une solution, sinon ça va devenir invivable deux mois par an d’ici quelques années. Ou alors ça va être la course à la climatisation.

Benjamin

surtout que la végétalisation des toits est limité du fait de l'intervention des architectes des batiments de France

Dimitri

pourquoi ?

ils aiment pas les plantes aux bâtiments de France ?

Maxime

Sur les toits à la Mansart pas trop je pense

Benjamin

voila

Maxime

mais au niveau climatique c’est pas les pires

Benjamin

ils choisissent meme la couleur des velib, des pistes cyclables etc

Maxime

ah ouais à ce point

Je pense qu’on a fait le tour de la question, il est temps de conclure

Cette discussion s’est largement appuyée sur ce document de l’APUR : https://www.apur.org/fr/nos-travaux/ilots-chaleur-urbains-paris-cahier-ndeg1

On y trouve les principales causes des îlots de chaleur urbains à Paris

Les matériaux, des orientations, la végétalisation, l’eau entre autres influent sur la température

l’urbanisation actuelle de la ville dépend de choix humains : utilisation de la voiture, choix esthétiques, normes qui sont tournées vers la consommation en hiver plutôt qu’en été

les remèdes à ce problème qui va être de plus en plus important dans la vie quotidienne des citadins sont les suivants : végétaliser, utiliser l’eau ou le sous-sol pour rafraîchir, diminuer la pollution thermique (voiture, climatisation), et bien sûr changer les normes