Des chercheurs trouvent des moyens de réduire la chaleur dans les villes

L’aéroport international O’Hare de Chicago est centré sur cette photographie, prise par des astronautes à bord de la Station spatiale internationale. La station était en orbite à 259 miles au-dessus de l’état de l’Illinois lorsque cette photo a été prise. Crédit : NASA

Les jardins et la verdure sur les toits peuvent aider à atténuer une partie de la chaleur intense dans les villes, selon des recherches menées par des climatologues du Goddard Institute for Space Studies (GISS) de la NASA à New York. Pendant plusieurs décennies, les chercheurs ont promu le remplacement du goudron noir et d’autres matériaux de toiture de couleur foncée par des surfaces lumineuses réfléchissant le soleil ou des «toits verts» pleins de couverture végétale. Maintenant, ils ont utilisé des données satellitaires librement disponibles pour mesurer l’efficacité de ces changements.

La chaleur est souvent intensifiée ou amplifiée dans les villes, un phénomène connu sous le nom d’effet d’îlot de chaleur urbain. L’asphalte, le béton et les matériaux similaires absorbent et retiennent beaucoup plus de chaleur que la végétation, de sorte que les températures dans les zones urbaines sont souvent supérieures de 10 degrés Fahrenheit à celles des banlieues ou des régions rurales environnantes. Dans les quartiers avec moins d’arbres et d’espaces verts, cette chaleur affecte souvent de manière disproportionnée les personnes âgées, les communautés à faible revenu et certaines communautés de couleur.

Les toits verts sont conçus pour exploiter la puissance de refroidissement des plantes pour abaisser la température dans les espaces urbains. La verdure peut être extensive (sol peu profond, plantes nécessitant peu d’entretien) ou intensive (sol plus profond, plantes et arbres plus diversifiés).

L’équipe GISS a étudié trois sites à Chicago pour voir comment les toits verts affectaient les températures de surface autour de ces bâtiments et s’il y avait une différence entre ces sites et d’autres à proximité sans toits verts. Deux des trois toits verts de l’étude ont réduit les températures, mais les résultats ont indiqué que l’efficacité peut dépendre de l’emplacement et de la diversité des plantes, entre autres facteurs. Les résultats ont été récemment publiés dans la revue Villes et société durables.

Étudier les toits verts dans les jungles urbaines

“Au fur et à mesure que les villes grandissent et se développent, elles doivent prendre de bonnes décisions concernant leurs infrastructures, car ces décisions durent souvent 30 ou 50 ans ou plus”, a déclaré Christian Braneon, climatologue et ingénieur civil à l’Université de Columbia et au GISS. “Dans le contexte de vagues de chaleur plus fréquentes et de chaleur plus extrême, il est important de comprendre comment ces interventions de conception urbaine peuvent être efficaces.”

Braneon et l’équipe du GISS se sont associés aux départements de la santé publique et de la planification et du développement de Chicago pour étudier trois sites qui avaient installé des toits verts au début des années 2000 : Millennium Park, City Hall et un centre commercial Walmart. À l’aide d’images capturées par le satellite Landsat 5 entre 1990 et 2011, les chercheurs ont comparé les changements de température à la surface des terres et l’abondance de la végétation sur les sites d’étude ainsi que sur les sites de contrôle à proximité sans toits verts.

Les résultats des trois sites étaient mitigés. Millennium Park, qui possède un mélange intense de plantes et est situé près du lac Michigan, a affiché des températures moyennes nettement inférieures après l’installation de son toit vert en 2004. C’était le seul site où le toit a entièrement atténué le réchauffement climatique au cours de la période d’étude.

Un chercheur de la NASA trouve des moyens de réduire la chaleur dans les villes

La chaleur urbaine est également un problème croissant dans d’autres villes que Chicago. Cette imagerie satellite de la banlieue d’Atlanta, capturée par Landsat 5 dans une étude plus ancienne, montre les différences de chauffage diurne, causées par l’effet d’îlot de chaleur urbain. Ces données ont été recueillies les 11 et 12 mai 1997 (en utilisant le même instrument que les données de l’étude de Chicago). Alors que les températures diurnes de l’air à cette date n’étaient que d’environ 80 F, les températures de surface atteignaient jusqu’à 118 F ; les températures nocturnes de l’air ont oscillé entre 50 F et 55 F, mais en raison du dissipateur de chaleur, les températures de surface ont atteint 75 F. Crédit : Studio de visualisation scientifique de la NASA / Greg Shirah

L’hôtel de ville, également un site intensif, a fait installer un toit vert en 2002. Ses températures après l’installation du toit vert étaient inférieures à celles du site témoin, mais elles augmentaient vers la fin de la période d’étude.

Le site Walmart a raconté une histoire différente. Alors que les toits verts du Millennium Park et de l’hôtel de ville ont été ajoutés aux bâtiments existants, le supermarché a été nouvellement construit pendant la période d’étude. Même si le Walmart a installé un toit vert extensif, la conversion du terrain d’un terrain vacant et herbeux en un magasin a entraîné une diminution de l’indice de végétation du paysage.

“Dans de nombreux endroits, vous développez peut-être une zone qui n’avait rien auparavant ; il y avait juste une végétation envahissante”, a déclaré Braneon, qui codirige la recherche urbaine pour le Climate Impacts Group du GISS. « Vous pourriez penser que mettre un toit vert sur votre nouveau bâtiment aurait un impact significatif. Mais ce que nous constatons, c’est que beaucoup de matériaux imperméables peuvent également y être ajoutés, comme un parking autour du bâtiment. En conséquence, vous pourrait réduire l’impact du parking, mais vous n’avez certainement pas créé l’effet de refroidissement qu’avait la végétation envahissante. »

Les avantages des toits verts dépendent de divers facteurs – de la région géographique et de la diversité des plantes à la structure du toit et à l’efficacité de refroidissement du bâtiment lui-même, ont déclaré les scientifiques.

Des études avec des échantillons plus importants sont nécessaires pour démêler ces détails, mais cette étude représente un début prometteur. Les effets des îlots de chaleur urbains devant s’intensifier à mesure que le climat de la Terre se réchauffe, il deviendra plus important de comprendre ces variables.

La méthode d’étude est conçue pour être utilisée par d’autres villes pour d’autres recherches, a déclaré l’auteure principale Kathryn McConnell, doctorante à la School of the Environment de l’Université de Yale. L’analyse simple, les données accessibles au public et le modèle de travail direct avec les villes pourraient aider les urbanistes à évaluer la viabilité des toits verts dans leurs propres zones.

“J’espère que les méthodes que nous avons proposées montrent un moyen peu coûteux pour les personnes travaillant dans des villes aux ressources limitées – qui n’ont peut-être pas accès à un chercheur universitaire ou gouvernemental – d’étudier leurs propres communautés”, a déclaré McConnell.

“Traditionnellement, les ingénieurs civils et les urbanistes supposaient un climat stationnaire”, a ajouté Braneon. “Toute la pratique repose sur le principe que nous pouvons regarder le passé pour évaluer les risques à l’avenir. Tout est renversé en raison du changement climatique, donc j’espère faire plus de travail qui changera la façon dont les ingénieurs civils et pratique des urbanistes. »


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Plus d’information:
Kathryn McConnell et al, Une approche quasi-expérimentale pour évaluer les effets d’atténuation de la chaleur des toits verts à Chicago, Illinois, Villes et société durables (2021). DOI : 10.1016 / j.scs.2021.103376

Fourni par le Goddard Space Flight Center de la NASA

Citation: Des chercheurs trouvent des moyens de réduire la chaleur dans les villes (2022, 21 mars) récupéré le 22 mars 2022 sur https://phys.org/news/2022-03-ways-cities.html

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