Le rayonnement solaire :

 Est qu’il y a une différence entre ville et compagne vis-à-vis du rayonnement solaire ? A l’intérieur des villes le rayonnement solaire dépend de plusieurs éléments constituant la forme générale du bâti, subit d’un rayonnement réfléchi par la haute atmosphère (couche atmosphérique) qui est semblable à celui de la campagne. Le deuxième flux réfléchi par les nuages vers l’espace ou vers le sol est à peu près équivalent les deux échelles, tandis que la nébulosité est en moyenne peu différente. Pour le rayonnement diffus, ce dernier est estimé beaucoup plus important causé par les particules solides ou gazeuses qui sont plus nombreuses que dans les compagnes. Les particules à leur tour absorbent une partie de la radiation, en particulier le rayon ultraviolet et le transforment en chaleur latente. Ce phénomène est d’autant plus accentué que l’on se trouve en hiver ou sur les hautes altitudes.

La faible hauteur du soleil au-dessus de l’horizon réaffirme l’importance de l’épaisseur de l’atmosphère traversée dont le plus grand nombre de particules rencontrées.

Contrairement à la compagne, le rayonnement direct qui arrive sur une ville est plus faible, cela nous préfigure un autre mécanisme agit celui du stockage d’énergie par le biais des surfaces bâties qui le restituent en forme de chaleur stockée. Il est à dire que cette énergie explique bel et bien le rythme diurne différent des températures.

Figure 3.5 Schéma illustre le bilan radiatif dut au sein de la ville Source : Hamel K., 2005

66 2.4.1. Le rayonnement solaire infrarouge :

Le rayonnement infrarouge est dut de la production des chaleurs au niveau de l’atmosphère et la surface, ce qui fait une distinction de deux formes du flux infra :

 Rayonnement infrarouge atmosphérique : L'atmosphère émet un rayonnement infrarouge, produit essentiellement à partir du rayonnement émis par les particules de vapeur d'eau, par le gaz carbonique et par les aérosols en suspension dans la couche limite atmosphérique. Le flux solaire atmosphérique peut être mesuré sur site par des capteurs appropriés ou calculé par le biais de formules empiriques (Vinet J., 2000).

 Rayonnement infrarouge surfacique : Les surfaces urbaines se comportent comme un corps absorbant, lorsqu'elles reçoivent l'énergie solaire et infrarouge atmosphérique, elles en absorbent une partie et en réfléchissent une autre. En général, la température des surfaces est plus élevée en ville qu'à la campagne, induisant ainsi un flux infrarouge émis plus important en zone urbaine et en milieu de la journée. Selon Delaunay (1995), des mesures effectuées aux Etats-Unis ont indiqué que le flux infrarouge émis par les surfaces en ville est supérieur de 20 % à celui enregistré en rase campagne. Par ailleurs, comme le flux est en partie absorbé par les polluants contenus dans l'atmosphère urbaine, il y a une élévation de la température de l'air et donc une augmentation du flux.

La ville est considérée comme premier plan sur le quel s’emmagasinent toutes formes de flux solaire, ce qui explique l’augmentation des écarts de températures entre urbain et suburbain. Les banlieues sont souvent soumis à une grande exposition au soleil mais à part l’énergie restituée est plus faible à celle de la ville, celle-ci conserve la chaleur en le plus temps possible à travers ses surfaces exposées.

Figure 3.6 Apport d’énergie solaire dans la ville Source : Escourrou G., 1981, p : 125.

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 Quel phénomène peut-il être relatif aux interactions énergétiques et radiatives ? 2.5. Îlot de la chaleur urbain ICU :

La principale conséquence de l’apport d’énergie et du bilan radiatif lié aux activités humaines est la constitution d’un îlot de chaleur urbain.

Îlot de chaleur urbain est un phénomène largement étudie dans le cadre de la climatologie urbaine. Il est l'élément principal du microclimat des villes. Il s'agit d'une observation de températures élevées en milieu urbain par rapport à celles mesurées dans les espaces ruraux environnants. L'effet d’ilot de chaleur est alors défini comme l'élévation de température localisée en milieu urbain par rapport aux zones rurales voisines. En outre Escourrou G.

(1981) avait indiqué que l’îlot de chaleur urbain est plus marqué pour le minima que pour le maxima.

L’ICU ¹², est la résultante des phénomènes climatologiques particuliers causés par les facteurs spécifiques aux milieux bâtis denses. Il s’agit très certainement de la manifestation climatologique la plus évidente provoquée par l’urbanisation, dont le résultat est l’augmentation de la température de l’air.

Le phénomène ICU, est beaucoup plus relevé durant la période nocturne en conséquence de la restitution d’énergie en nuit, en enregistrant des écarts de températures qui varient des fois entre 5°C et 10°C (saison estivale) entre ville et banlieue ce qui explique à une atmosphère très étouffante dans la zone urbaine.

Comme élévation de températures, ces phénomènes urbains ont une incidence sur la circulation de l’air et sur les conditions météorologiques, en particuliers en augmentant le nombre d’orages sur les villes pendant les mois d’été. Le soulèvement d’air chaud au-dessus de la ville produit une cellule de basse pression qui aspire l’air plus frais des environs. Alors que l’air chaud s’élève, il se rafraîchit, entrainant ainsi la vapeur d’eau à se condenser dans les nuages et provoquant des orages. Les ilots de chaleur urbains contribuent aussi à l’accumulation de polluants, surtout de matières particulières, sous forme de dômes de poussière.

Figure 3.7 Coupe schématique de visualisation des températures pour une nuit de canicule Source : http://www.notre-planete.info.

12 ICU est une abréviation préconisée pour indiquer le phénomène de l’îlot de chaleur urbain.

68 2.6. Les éléments intervenants sur la nuance thermique entre l’urbain et suburbain : Afin de diagnostiquer les différents impacts de l’ICU, il est impératif de faire une station sur les éléments qui ont lieu de sa génération :

 La vitesse du vent qui se diminue de la périphérie vers le centre ville, c'est-à-dire que l’écart sera faible lors de l’augmentation de la vitesse du vent.

 La densité de population selon d’après une étude de Yoshino, celui qui révèle une élévation de température proportionnellement à la racine carrée de la densité dans les cités japonaises, comme l’a fait ainsi Dettwiller qui a démontré que la température de Paris augmente en fonction de l’accroissement de population à l’agglomération.

 La morphologie urbaine fut un troisième paramètre sur la fluctuation des températures.

Son rôle est assez important dans la mesure ou la circulation de l’air se fait mal, ou des zones d’ombres ou exposées au soleil apparaissent, aussi ou l’albédo diffère selon les types de constructions, et les peintures.

 Bien plus que les éléments animés au-dessus, les activités humaines participent énormément au réchauffement dite ICU, suite à la concentration industrielle, le trafic, et aussi consommation énergétique exhaustive.