1.4 L’ˆılot de chaleur urbain
1.4.2 Les effets de l’ˆılot de chaleur
L’effet d’ˆılot de chaleur est un ´el´ement caract´eristique de villes d’aujourd’hui. Il peut ˆetre consid´er´e comme b´en´efique en p´eriode d’hiver vu que les besoins de chauffage sont diminu´es. Par contre, l’augmentation excessive des temp´eratures en ´et´e, en com- paraison avec celles obtenues en zone rurale proche entraine des ´el´evations au niveau de consommation ´energ´etique pour des raisons de climatisation. Dans la litt´erature, plusieurs ´etudes d´emontrent l’ampleur du probl`eme et mettent en ´evidence la hausse de demande ´energ´etique, surtout pendant les jours estivaux les plus chauds. Les dissi- pations thermiques des bˆatiments participent de fa¸con importante `a l’amplification du r´echauffement en milieu urbain. La densification des villes en relation avec l’accroisse- ment g´en´eral des consommations ´energ´etiques r´esultent de l’augmentation de l’´energie dissip´ee. Une ´etude men´ee sur des villes am´ericaines dont la population est sup´erieure de 100000 personnes, dans le but de trouver une relation entre l’augmentation de tem- p´erature et la demande ´energ´etique. Il a ´et´e montr´e que les citoyens consommaient de 1.5 `a 2% plus d’´energie pour chaque 1◦C augmentation de la temp´erature. En outre,
les derni`eres d´ecennies, la temp´erature aux centres villes des Etats Unis a augment´e de pr`es de 2◦C `a 4◦C, ce qui se traduit `a une consommation ´energ´etique augment´ee de 3
`a 8%[Akbari 92]. Dans le mˆeme esprit, les r´esultats d’une ´etude r´ealis´ee au centre ville d’Ath`enes ont montr´e l’impact de l’ˆılot de chaleur sur la demande ´energ´etique pour la climatisation et pour le chauffage d’un bˆatiment repr´esentatif. L’intensit´e d’ˆılot de cha- leur d’Ath`enes est tr`es forte et peut atteindre les 10◦C. Il a ´et´e mis en ´evidence que la
demande ´energ´etique afin de climatiser l’int´erieur de l’immeuble a ´et´e doubl´ee, voire tri- pl´ee pour la p´eriode du point o`u la temp´erature atteint sa valeur maximale. Par contre, l’effet d’ˆılot de chaleur avait un impact positif pendant l’hiver, puisque le charge ther- mique n´ecessaire pour chauffer les pi`eces a ´et´e diminu´e de pr`es de 30% en comparaison avec les bˆatiments qui se situent aux espaces ruraux environnants [Santamouris 01].
1.4 L’ˆılot de chaleur urbain 9
corr´elation avec l’effet d’ˆılot dans les villes, peut amener `a la d´egradation de qua- lit´e de confort thermique ainsi qu’`a des risques s´erieux pour la sant´e publique. Les personnes ˆag´ees, d´efavoris´ees ou ayants des maladies chroniques deviennent plus vul- n´erables face `a ce probl`eme. Des analyses ont ´et´e faites afin de trouver la relation entre l’augmentation de la temp´erature et la surmortalit´e due `a la chaleur excessive. Une ´etude ´epid´emiologique a ´et´e m´en´ee en Italie apr`es les grandes vagues de chaleur de 2003. Pendant les trois mois d’´et´e, les temp´eratures maximales ont d´epass´e les 37◦C ce
qui a contribu´e `a une ´el´evation de mortalit´e, surtout de citoyens ˆag´es et vuln´erables. Les analyses ont dur´e trois mois et les r´esultats ont mis en ´evidence une ´el´evation de nombre de d´ec`es en comparaison avec ceux de 2002, pour la p´eriode estivale. Il est `a signaler que les plus vuln´erables ´etaient les personnes de plus de 75 ans dont le taux de mortalit´e a augment´e `a 21.3% au lieu de 16% en 2002 [Conti 05]. L’int´erˆet majeur de la lutte contre l’ˆılot de chaleur reste alors de diminuer l’inconfort des pi´etons en espaces ext´erieurs ainsi que d’´eviter les risques sanitaires li´es aux canicules et vagues de chaleurs en milieu urbain. En observant les causes du ph´enom`ene, des nombreuses solutions pourraient ˆetre envisageables au sein de grandes villes. La v´eg´etalisation des espaces urbains par l’implantation des parcs, des arbres ou des toitures vertes pourrait ˆetre certains mesures propos´ees. Il est important de r´eduire les sources de la chaleur anthropique provoqu´ee par la consommation ´energ´etique de bˆatiments ainsi que par les v´ehicules et l’industrie. Dans le cadre de propositions de mesures contre l’ˆılot de chaleur, la proposition d’intervention afin d’am´eliorer la morphologie des infrastruc- tures urbaines semble aussi pertinente. Notre ´etude sera concentr´ee `a cette derni`ere proposition. Nous allons analyser les caract´eristiques morphologiques du milieu urbain (g´eom´etrie, formes urbaines, propri´et´es de mat´eriaux) en relation avec les conditions microclimatiques, li´ees `a l’ˆılot de chaleur et au confort thermique des usagers.
CHAPITRE
2
La microclimatologie urbaine
Dans ce chapitre, nous allons ´etudier les param`etres qui d´efinissent le microclimat urbain. Nous allons pr´esenter les diff´erents types de transfert de chaleur et de masse dont l’´etude constitue la base de la compr´ehension du microclimat urbain. Ensuite, nous allons ´etudier les effets radiatifs et a´erodynamiques qui ont lieu dans les villes. La notion du confort thermique et les ´el´ements du microclimat qui l’influence seront ´egalement pr´esent´es. Finalement, nous allons analyser un nombre d’´etudes scientifiques qui ont ´et´e men´ees sur le domaine de la micro climatologie urbaine.
2.1
Les ´echelles de climatologie
Avant d’analyser les ´el´ements du microclimat, il est important de mentionner les quatre diff´erentes ´echelles d’´etude en climatologie [Vinet 00, CSTB 95] :
– L’´echelle global ou ´echelle ”macro” qui se situe en quelques 103 kilom`etres loin de
la surface terrestre qui correspond aux ph´enom`enes d´efinitifs pour les principales variations climatiques et saisonni`eres.
– L’´echelle r´egional ou l’´echelle ”m´eso” qui se prolonge jusqu’`a quelques centaines de kilom`etres. Les reliefs et l’emplacement de la r´egion par rapport aux d´eplacements d’air affecte le climat `a ce niveau.
– L’´echelle locale qui se prolonge `a quelques dizaines de kilom`etres correspond aux changements climatiques r´egionaux cr´e´es par la pr´esence d’une vall´ee et de la mer. C’est l’´echelle des modifications de r´egime du vent et des brises thermiques. – L’´echelle microclimatique est limit´ee `a quelques centaines de m`etres. C’est l’´echelle
o`u l’intervention de l’homme peut impacter les cons´equences climatiques. 11
Notre ´etude de la relation de la morphologie urbaine avec le climat des villes et le confort thermique des usagers s’effectue `a l’´echelle microclimatique.