Végétal urbain / rayonnement solaire :

I.10.1. Échanges radiatifs en présence de végétation :

Sachant que le couvert végétal n’absorbe pas tout le rayonnement solaire qu’il reçoit ; mais une partie est réfléchie et l’autre partie est transmise au sol ; cette dernière réfléchie vers la végétation. (Voir figure I.38)

Figure I.38: Différentes composantes du bilan radiatif solaire d’un couvert végétal.

Source : rayonnement solaire absorbe ou intercepte par un couvert végétal ; VARLET GRANCHER, C ; (1 Jan 1989)

I.10.2. Effet de la densité du feuillage de l’arbre :

La densité du feuillage de l’arbre dé finit la perméabilité au rayonnement solaire et à la lumière à travers la couronne de l’arbre. (Voir figure I.39) Cette densité est relative au type de l’arbre et de son espèce, dont on trouve trois types d’arbres qui forment un masque contre les rayons so laires et à la lumière, arbre à couronne opaque (conifère) ; arbre à feuilles caduques, c’est un arbre semi-transparent ; et en dernier arbre fruitier c’est un arbre transparent tel que le pin, palmier …etc. (Muret et al 1987)Les feuilles de l’arbre absorbent la plupart du rayonnement solaire arrivant à ces dernières. (Voir tableau I.04 et figure I.40) Une partie (1 à 2 %) de l’énergie est transformée en énergie chimique lors de la photosynthèse. (GIVONI, B ; 1991)

(a) (b)

Figure I.39: transmission solaire ; (a) en été et (b) en hiver.Traiter par l’auteur.

Source :VINET,J ;(2000).

Les feuilles

Réfléchissent une partie du rayonnement incident qu’elle reçoit vers l’atmosphère Diffusent 10% des UV

Retransmissent 10% les jaunes et les verts (0.5 à 0.6μm) 50% les infrarouges (0.7 à 1.1μm) Absorbent 90 % des UV

Tableau I.04 : Les propriétés radiatives des feuilles de l’arbre.Source : ESCOURROU, G.

(1981)

Figure I.40: absorption, transmission et réflexion de la radiation par le feuillage.

Etablie par l’auteur. Source SHAHIDAN, M. F et al ; (2007)

En général la feuille d’un arbre absorbe 80% du rayonnement visible et elle réfléchit 10% de ce dernier, tout en transmettant les 10% restante. concernant l’infrarouge solaire, elle absorbe 20%, 30% transmis et 50% réfléchit. (Voir figure I.40 et tableau I.05)

I.10.3. Taux radiatifs des arbres :

Arbre Réfléchie (%) Retransmise (%) Absorbée par les feuilles (%)

Faux acacia 35 26 39

Bouleau 33 24 43

Chêne rouvre 28 25 47

Tremble 33 20 47

Saule 29 21 50

Frêne 31 18 51

Tableau I.05 : relatif au taux radiatifs des arbres en sein des forêts ; source : VINET Jérôme(2000) d’après : ESCOURROU ;(1981).

I.10.4. Température de surface du feuillage par rapport à la température de l’air : Plusieurs études indiquant que la température de surface de feuillage est équivalente à la température de l’air sous abri ; même au rayonnement solaire différent. (HOYANO, A ; 1988) A vrai dire, on note des différences minimes entre la température des feuilles des faces supérieures et inférieures d’un (1°C) pour un rayonnement de 465 W/m² et de 2 °C pour un rayonnement solaire de 930 w/m².

Dans l’exemple suivant se confirment les résultats (voir figureI.41). Les températures de surface observées dans l’infrarouge, dont la couronne végétale de l’arbre soumis à un ensoleillement correspond à une journée claire d’été et de un air à 27°C, 28°C et 29°C.(ALVAREZ, S. et al ; 2000)

L’arbre à 27°C L’arbre à 28°C L’arbre à 29°C FigureI.41:mesure thermographie infrarouge d’un arbre à 27°C, 28°Cet 29°C.

Source :VINET, J; (2000)

«… Avec le même type de mesure (thermographie infrarouge), l'équipe d'ABC à Marseille est arrivée à la conclusion que la masse foliaire des arbres, en jardin comme en alignement, a tendance à conserver une température voisine de la température d'air sous abri et souvent même une valeur inférieure, Autrement dit, sous un arbre, tout se passe comme si le rayonnement solaire était totalement annulé. »(VINET, J; (2000) d’après le Groupe ABC ;(1997)

La végétation représentée par ‘l’arbre’ marque un masque contre le rayonnement solaire direct ; ce qui diminue le rayonnement absorbé par le sol. Ce qui fait baisser l’échauffement des surfaces soient du sol ou des façades en période estivale.(REITER, S ; 2007) (Voir figure I.42)

I.10.5. Impact de la végétation sur les températures de l’air et de surface :

Figure I.42: Grace au processus d’évapotranspiration la température du feuillage reste basse ; la végétation sert d’ombrage à la période d’été ; encore elle réduit fortement lerayonnement solaire direct veut dire le pouvoir d'absorption et de réflexion de la radiation solaire.(REITER, S ; 2007)

Au niveau du couvert végétal hétérogène le rayonnement (spectre électromagnétique) est décomposé en deux parties : courtes longueurs d'onde et grands longueurs d'onde ce dernier marque les échanges thermiques. (GUYOT, G ; 1999) (Voir figure I.43)

Figure I.43: l'effet de piégeage de la lumière entre couvert végétal hétérogène et autre homogène. Source : GUYOT, G ; (1999).

I.10.6. Site sans couvert végétal / Site avec couvert végétal :

Figure I.44: lecture entre deux sites ;site sans couvert végétal / Site avec couvert végétal.

Source: FOLEY et al ;(2003). Site web : www.frontiersinecology.org Site sans couvert végétal Site avec couvert végétal

Albédo élevé Bas albédo

Température du sol élevée Température du sol basse chaleur latente basse chaleur latente haute

Humidité basse Humidité élevée

Evapotranspiration basse Evapotranspiration haute

Tableau I.06 : lecture entre deux sites : site sans couvert végétal et Site avec couvert végétal.

Source: FOLEY et al ;(2003). Site web : www.frontiersinecology.org

I.10.7. L’arbre urbain et la géométrie (forme) de la couronne :

Figure I.45: tache d’ombre entre large et grande couronne d’arbre.Source: KOTZEN, B;(2003)

Rappelant que le végétal urbain et précisant l’arbre urbain peut constituer trois types d'écrans contre les rayons solaires ; écran opaque (arbre conifère), écran transparent, arbre à feuilles caduques et écran transparent, certains arbres palmier, fruitiers.(Voir figure I.47) La dimension de la couronne de l’arbre est un paramètre fondamental qui vaut définir la tache de l’ombre au sol. Sachant que les arbres avec de larges couronnes offrent plus d’ombre, surtout entre 11h et 15h les heures de surchauffe de la journée. Le tableau ci-dessous illustre les différents cas. (Voir figure I.45 et tableau I.07)

Soleil Type de couronne Tache d’ombre

à 90° Large Zone : b b

à 45° Large et grande Zone : c c et d d

à 20° Grande Zone : e e

Tableau I.07 : tache d’ombre entre large et grande couronne.

I.10.8. Température surfacique du sol sous différente couvertures :

On constate au graphe ci-dessous (Voir figure I.46) que les températures surfaciques entre les différentes couvertures sont presque semblables entre eux et les différences de températures sont minimes par rapport au sol découvert. (Voir tableau I.08)

Figure I.46: graphe relatif aux températures surfaciques de revêtement de sol (carreaux de béton) sous différentes couvertures. Source : CHATZIDIMITRIOU, A et al ;(2006)

Légende du graphe

Motif Type de sols Type de couvertures Température du sol,

surface en béton exposée au soleil Température du sol, surface sous parasol

Température du sol, surface sous arbre

Température du sol, surface sous galerie

Tableau I.08 : relatif à la légende du graphe relatif aux températures surfaciques de revêtementde sol (carreaux de béton) sous différentes couvertures avec photos. Source : CHATZIDIMITRIOU, A et al ;(2006)cité in kedissa 2010.

I.10.9. Densité du rayonnement entre plan, demi-sphère et arbre :

Figure I.47: densité du rayonnement entre un plan , demi sphère et arbre.

Source : BELATRACHE, T ; (2006)

Plan Densité du flux

Plan (figure : a) ► Densité du flux = 1W/m²

Demi-sphère (figure : b) ► Densité du flux =1Wm-²/2x3,14 = 0.16W/m² Couronne d’arbre (figure : c) ► Densité du flux = 0.16 Wm-² / Sf / Ss

Sf : surface feuillage Ss : surface hémisphère

Tableau I.09 :relatif à la densité du ra yonnement entre un plan, demi sphère et arbre. Source : BELATRACHE, T ; (2006)