Cette année, on ne pourra pas dire que le printemps aura répondu à nos espérances et en ce qui concerne l’été, ce n’est pas tout à fait mieux, puisqu’il a véritablement tardé à arriver. Mais ne soyons pas trop exigeants, car depuis quelques jours, de fortes chaleurs se sont installées dans tout le pays. Et cette canicule est telle qu’elle en devient même un problème de santé publique. En effet, la ministre de la santé Marisol Touraine a décidé la semaine dernière, de lancer la plateforme téléphonique d’information « Canicule ». Sur le site du ministère, tout un chacun peut donc y retrouver les bons gestes à adopter ces jours de fortes chaleurs.

Ces gestes, il nous faudra d’autant plus les mettre en pratique dans les grands centres urbains, puisque les températures y sont d’autant plus importantes du fait de la présence de ce qu’on appelle les îlots de chaleur.

Ce phénomène spécifiquement urbain fut décrit pour la première fois au 19^e siècle par un certain Luke Howard, pharmacien de son état, mais surtout passionné de météorologie. Celui qui nomma également les trois principales catégories de nuages — cumulus, stratus, et cirrus — identifia « des élévations localisées des températures, particulièrement des températures maximales diurnes et nocturnes, enregistrées en milieu urbain par rapport aux zones rurales ou forestières voisines ou par rapport aux températures moyennes régionales »[1].

Comment expliquer la surchauffe urbaine ?

Différentes raisons existent à cette surchauffe urbaine et l’Institut d’Aménagement et d’Urbanisme d’Ile-de-France planche depuis quelques années sur des solutions pour l’atténuer. Et nous ne sommes pas les seuls en France à connaitre ce phénomène, l’ensemble des métropoles mondiales est concernée et certaines d’entre elles, luttent également d’ailleurs ce phénomène. Au Canada et aux Etats-Unis notamment, différentes expériences sont menées pour tenter de faire baisser la température en ville.

Pour tenter de comprendre ce phénomène et découvrir quelles sont les solutions à venir pour l’enrayer nous avons interrogé Erwan Cordeau, chargé d’études sur le climat, l’air et l’énergie à l’Institut d’aménagement et d’urbanisme d’Ile-de-France.

Tout d’abord, pour expliquer la présence de ces « bulles de chaleur » en ville, il s’agit de croiser deux facteurs. Il semble évident que le premier de ces facteurs ne peut être que la concentration des activités humaines, mais il est d’autant plus renforcé quand on sait que ces activités sont elles-mêmes productrices de chaleur. Que ce soit par le dégagement de chaleur des usines, la mauvaise qualité de l’air induite par le nombre important d’automobiles, ou encore l’ensemble des réseaux de chaleur urbains (eaux chaudes, chauffages mal isolés…), il est clair que l’addition de toutes ces chaleurs a un effet sur les écarts de températures importants relevés entre les villes et les milieux ruraux. Mais la concentration humaine ne fait pas tout, c’est également l’organisation et les matériaux qui sont utilisés pour la construction de  la ville qui sont en cause.

En effet, selon Erwan Cordeau « l’omniprésence de surfaces minérales [en ville] emmagasine l’énergie lumineuse. Les chaussées, les routes et les bâtiments emmagasinent la chaleur du soleil alors que la végétation joue un rôle d’atténuation en rafraîchissant l’air »[2]. Le problème se situe donc sur la capacité de la ville à pouvoir rejeter cette chaleur provoquée par le soleil. Composée en majeure partie de béton, de brique, de pierre, de ferrailles et d’asphalte, nos espaces urbains s’opposent forcément aux milieux ruraux beaucoup plus naturels et végétalisés.

Par ailleurs, l’organisation de la ville joue également un rôle dans la présence de ces phénomènes de chaleur. En effet, puisque la présence de cette chaleur en ville est avant tout causée par sa grande capacité d’emmagasinement et de conservation, « le vrai phénomène d’îlot de chaleur n’a donc lieu que la nuit, lorsque les surfaces urbaines se refroidissent très lentement »[3], explique Erwan Cordeau. Voilà la donc la raison pour laquelle, les nuits en ville, lors des grosses périodes caniculaires, sont parfois si difficiles à supporter. Et l’organisation urbanistique de la ville y joue un rôle important dans la mesure où « plus les rues ont la forme d’un canyon urbain, c’est-à-dire étroites et bordées de hauts murs, plus la chaleur a du mal à se dissiper. La ville se refroidit alors plus difficilement encore »[4].

Les variations de température selon les types de milieu – Source : US Environmental Protection Agency

Des initiatives pour faire baisser la température

Pour tenter de contrer ces phénomènes d’îlots de chaleur, différentes initiatives ont lieu dans certaines métropoles mondiales. C’est notamment le cas à New York, au Canada, à Tokyo, à Lyon ou encore à Paris pour ne citer qu’elles.

Puisque ce phénomène est avant tout dû à la capacité de la ville à emmagasiner la chaleur et à la rejeter, certains scientifiques américains ont eu l’idée de proposer une solution aussi efficace que simple d’application. De la même manière que, lorsqu’il fait chaud, il est souvent conseillé de ne pas s’habiller avec des couleurs sombres, le prix Nobel de Physique et ancien secrétaire d’Etat américain à l’Energie Steven Chu a repris à son compte cette solution pour en faire un vrai cheval de bataille. Cette solution, c’est de la peinture blanche et elle a été initiée lors d’une étude tout à fait sérieuse menée par des chercheurs du Lawrence Berkeley National Laboratory aux Etats-Unis.

© White roof project – Ici, dans le quartier de Brooklyn à New-York

Selon un article du Moniteur, « l’équipe d’universitaires californiens a estimé l’économie que générerait le remplacement des couleurs sombres des toitures de onze agglomérations américaines par des teintes claires sur les besoins en climatisation. La simulation conclut qu’un revêtement blanc des toits, réfléchissant les rayons du soleil et rayonnant les infrarouges, permettrait d’économiser annuellement plus de 175 millions de dollars de climatisation. Extrapolé à l’échelle du pays, cela aboutit à une économie de 750 millions de dollars chaque année ». Considérant que « les cool roofs – toits réfléchissants les rayonnements solaires – sont l’un des moyens les plus rapides et les moins onéreux pour ralentir le réchauffement climatique ».

En effet, plutôt que de vouloir conserver des toits de couleurs sombres qui emmagasinent beaucoup de chaleur, il suffit donc de repeindre en blanc le plus grand nombre possible de toits-terrasses. Ainsi grâce à la couleur blanche de ces nouveaux revêtements, la chaleur provoquée par les rayons lumineux du soleil, n’est pas emmagasinée, mais est au contraire rejetée. On appelle cela, des revêtements réfléchissants. En résumé, si l’on veut éviter d’avoir trop chaud, mieux vaut repeindre son toit en blanc ! Mais pourquoi ne pas surfer sur la vague des toitures végétalisées ?

Source : Nasa

Selon Erwan Cordeau, « les toitures végétalisées sont une avancée considérable pour le confort thermique du logement sous la toiture ainsi que pour d’autres enjeux comme la biodiversité, l’aspect paysager, ainsi que la gestion de l’eau, mais pour abattre le problème de chaleur dans la rue c’est très peu efficace ». Pour « atténuer la chaleur urbaine dans l’ilot, mieux vaut un toit réfléchissant, c’est à dire de couleur blanche ». Car, contrairement à ce que l’on pourrait croire, ce n’est pas un certain type de matériau qui cause ces phénomènes de chaleur. Il ne suffirait donc pas de transformer les fameux toits parisiens de zinc en toitures végétalisées pour faire baisser la chaleur dans la capitale française. Il s’agirait plutôt de faire varier ce qu’on appelle « l’albédo » : « Grâce à un albédo fort, l’énergie générée par le rayonnement solaire est directement renvoyée vers le ciel, c’est donc autant d’énergie qui ne va pas s’emmagasiner dans le matériau ».

Mais qu’est ce que l’albédo ? « L’albédo est la partie du rayonnement solaire qui est réfléchi. Lorsque les rayons solaires arrivent sur une surface, ils sont plus ou moins réfléchis avec leur énergie, en fonction du type et de la couleur de surface. Quand l’albédo est proche de 1, autrement dit de 100%, tout le rayonnement solaire et réfléchi. Par exemple, la neige possède un albédo de 1, alors que celui des goudrons noirs est de 0,1 ou 0,2. Moins l’albédo d’une surface est élevé, plus le matériau risque d’emmagasiner de la chaleur ».

Alors demain, faudra-t-il repeindre en blanc tous les toits d’immeubles dans chaque grande métropole, ainsi que toutes les surfaces horizontales ? Bien évidemment non.

Adapter la solution au contexte local

Pour Erwan Cordeau, « il s’agit de faire du cas par cas en fonction de la typo-morphologie urbaine présente ». Les villes doivent avoir des réponses différentes en fonction de leur contexte climatique régional, en fonction de leur contexte propre, celui du quartier où il est utile d’intervenir, jusqu’à l’échelle du logement. En somme « des solutions qui peuvent être efficaces en terme de réduction d’albédo, ne peuvent pas s’adapter à tous les cas de figure ».

Il existe des expérimentations, menées notamment au Canada, où les modifications de revêtement ne concernent pas uniquement les toits d’immeuble, mais également les sols et même la chaussée. Ainsi, dans certaines cours d’écoles de la ville de Québec, de la peinture réfléchissante est utilisée afin de réduire l’effet d’îlot de chaleur. La couleur de la peinture choisie, qui possède un albédo plutôt élevé, a un effet considérable d’abaissement du niveau de chaleur, en comparaison de l’asphalte classique de couleur noire.

Quartier Saint-Louis, ville de Québec – Source : Vivre en Ville

Mais, là encore, ce système ne peut être utilisé de manière unilatérale. Pour Erwan Cordeau, « les matériaux de chaussée très réfléchissants peuvent être une très bonne chose, peuvent aussi être très gênant. En effet, même si la chaleur est très peu emmagasinée par le matériau, le sentiment de chaleur peut être fort, car la lumière, rejetée par le matériau est alors envahissante voire éblouissante. Dans les espaces fortement fréquentés, on va donc préférer implanter des espaces végétaux comme des arbres, des arbustes ou même de l’herbe qui peuvent remédier à ce problème. Concernant les espaces moins fréquentés et moins dédiés à la présence humaine, la solution de couleur réfléchissante à  appliquer sur les matériaux est vraiment à prôner. Mais c’est encore une fois du cas par cas, selon l’usage de l’espace ».

Ces différentes expériences qui s’avèrent être très efficaces pour faire baisser la température en ville, restent en revanche des solutions de « rattrapage » par rapport à l’organisation urbanistique de la ville.  Il en existe d’autres et parmi elles, des solutions plus ou moins intenses. Elles feront l’objet d’un prochain article, tout comme les nouvelles manières de construire la ville, qui partant du bioclimatisme, nous donneront peut-être la possibilité de réfléchir pour la construction des villes de demain à une organisation urbanistique moins conservatrice de chaleur.

[1] Source : https://fr.wikipedia.org/wiki/Luke_Howard

[2] Source : http://www.lemonde.fr/climat/article/2016/07/19/canicule-entre-un-espace-rural-et-la-ville-l-ecart-de-temperature-peut-etre-de-plus-de-10-c_4971921_1652612.html

[3] Source : bis

[4] Source : bis