III. Difficultés rencontrées,
résultats et perspectives
N.B : la partie concernant les résultats se trouve ici
très raccourcie en raison de son aspect plus secondaire dans ce travail.
Il conviendra de se référer au mémoire de Nathalia
Philipps pour approfondir les principaux éléments soulevés
ici.
1. Difficultés rencontrées
Le domaine du confort thermique en extérieur
étant encore peu exploité en France, il a été
très difficile de trouver des documents rédigés
francophones. Seules quelques rares études sur le confort thermique ont
pu être exploitées. Ces dernières ont néanmoins
été utiles pour affiner quelques définitions assez
générales ou permettre une meilleure compréhension de
l'utilisation de certains indices, notamment le WBGT. Le reste de la
littérature scientifique étant en anglais, un temps d'adaptation
face au vocabulaire fut nécessaire.
Le fait que les indices de confort soient très nombreux
a également été source de complication, essentiellement au
début de la recherche bibliographique. En effet, on se retrouve vite
« noyé » dans la masse d'informations, d'autant plus qu'on a
généralement du mal à savoir quelles sont les
spécificités de chacun. Les situations dans lesquelles ils
s'utilisent ne sont pas toujours explicitées, ce qui a compliqué
le choix des indices retenus pour cette étude. Il y a de surplus assez
peu d'articles comparatifs qui permettent notamment de juger de la
qualité de chacun d'eux. Il a donc aussi fallut s'adapter par rapport
aux appareils de mesure disponibles pour effectuer cette sélection.
Il convient également de préciser que
très peu d'études décrivent avec précision le
dispositif de mesure utilisé. On ne peut donc pas réellement
s'appuyer sur une étude antérieure et c'est donc un vrai travail
innovant qu'il a fallu mettre en place.
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Il en est de même concernant les stratégies
expérimentales, où celles-ci sont très vaguement
exposées au sein des articles, se résumant
généralement à une localisation assez simpliste du ou des
sites d'études. Cette observation rend donc ce travail encore plus
important par rapport au fait que très peu de personnes ont
réellement pris le temps de le faire, les résultats primant sur
le côté technique.
En ce qui concerne les globes gris et noir, beaucoup d'auteurs
en font référence dans leurs articles, utilisant alors l'un ou
l'autre pour calculer Tmrt et la température ambiante nécessaires
au calcul des indices de confort. Cependant, aucune étude
sérieuse n'a finalement permis de les comparer entre eux comme ce fut le
cas ici. Il est étonnant que ce travail d'amont, pourtant indispensable,
ne figure pas plus souvent au sein des textes élaborés sur cette
thématique. Enfin, des contraintes temporelles et
météorologiques sont venues perturber les mesures, surtout vers
la fin du travail. En effet, avec le temps assez court dont nous disposions
pour mener l'étude, cela n'a pas été facile d'organiser
les journées de mesures, c'est pourquoi le site de la place
Kléber n'a pas eu le temps d'être traité
complètement, ainsi que les suivants (voir partie II). Les
prévisions météorologiques étant ce qu'elles sont,
il a fallu s'adapter de nombreuses fois et adapter également la
stratégie expérimentale. Cette dernière a d'ailleurs fait
l'objet de plusieurs modifications et il a notamment été assez
difficile de trouver un site témoin minéral (Rue Sellenick), du
fait de la végétation importante présente au sein de la
ville.
Enfin, comme c'est la première fois que le dispositif
de mesure est utilisé, il y a eu quelques soucis concernant
l'acquisition des données, notamment le problème de coefficient
du rayonnement ainsi qu'un léger doute sur le programme des charrettes,
aussitôt enlevé une fois la révision de celui-ci.
Ces quelques petits problèmes techniques n'ont
cependant pas entachés la fiabilité des résultats que l'on
a pu obtenir. Ils sont même nécessaires afin de garder un oeil
critique sur son matériel et éviter ainsi des erreurs qui
auraient pu être faites par le passé.
2. Résultats et perspectives
Les résultats les plus probants ont été
obtenus sur la végétation, où les efforts avaient
été majoritairement entrepris. Il a notamment été
possible de repérer différents facteurs qui permettent
d'améliorer le confort thermique grâce à cet
élément.
Un des paramètres qui paraît le plus logique est
l'ombrage apporté par les arbres (place Kléber par exemple). Ceci
se ressent notamment au niveau des indices de confort rationnels qui diminuent
assez nettement par rapport à des endroits exposés au
rayonnement.
La densité végétative implantée
sur les sites en question joue également un rôle important, aussi
bien sur l'ombre apportée que sur son rafraichissement. En effet, la
densité doit être suffisamment importante pour exercer une
influence. Le campus et le jardin en sont la preuve. En effet, malgré la
présence d'arbres, le point situé devant la Faculté de
Droit reste très inconfortable tandis que les points situés
à proximité du jardin offrent une situation plus agréable,
alors même qu'on se trouve en plein canyon urbain.
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L'effet de la localisation spatiale est également
à prendre en compte, notamment si on se trouve à proximité
d'un bâtiment, ce dernier pouvant modérer le rafraichissement
induit par la végétation, via un apport de chaleur
relâchée par les matériaux.
Le type de surface du sol possède également son
influence. Les indices ont d'ailleurs montré une différence
notable en terme de confort entre un sol recouvert de pelouse et une surface
graveleuse/sableuse, comme ce fut le cas devant la Faculté de Droit.
L'évapotranspiration du gazon (chaleur latente) permet en effet de
rafraîchir la surface et les conditions d'ambiance se trouvant à
proximité directe du point de mesure. Il est aussi question
d'albédo, ce dernier paramètre réfléchissant plus
ou moins bien le rayonnement et retenant de ce fait plus ou moins bien la
chaleur.
Enfin, l'influence du jardin universitaire a pu être
mise en avant, par l'intermédiaire de deux points établis lors du
premier transect. En effet, on a pu constater une amélioration thermique
lorsqu'on se trouvait à proximité du jardin (arrêt de tram
« Observatoire ») par rapport au point situé en face du
restaurant universitaire, juste à proximité d'un immeuble. Il n'y
a donc aucun doute quant à l'influence du jardin, ce dernier
étant suffisamment grand pour rafraîchir localement les rues qui
le bordent. Il est en revanche plus difficile d'établir jusqu'où
s'exerce cette influence.
De ce fait, si ce transect était à refaire, il
serait intéressant d'intégrer des points de mesure au sein
même du jardin, chose qui n'a pas été le cas pour cette
fois et de s'en éloigner progressivement pour arriver à estimer
le « rayonnement » du parc. Cela permettrait également de
renforcer l'analyse temporelle qui n'a pas été réellement
entreprise cette année. Par exemple, il aurait pu être judicieux
de partir du jardin à un même point et de s'éloigner de
celui-ci dans deux directions contraires, afin de pouvoir comparer l'influence
du jardin sur la zone au Nord de celui-ci et au Sud. On retrouve en effet
plusieurs grands canyons urbains au Nord du jardin, dépourvu de
végétation, tandis qu'au Sud, le bâti est beaucoup plus
lâche et nettement plus vert. On aurait alors pu potentiellement comparer
les deux situations et voir si les aménagements verts du Campus
étaient complémentaires au rôle du jardin en
lui-même.
L'évaluation de l'influence de l'eau a
été beaucoup plus difficile à mettre en avant. Il est
même impossible de dire à l'heure actuelle si l'eau joue un
rôle sur le confort thermique. Cette étude a renforcé les
doutes qui avaient été émis au préalable. En effet,
les bassins d'eau au niveau de la place Kléber n'ont
démontré aucune influence sur le confort thermique et les indices
de confort calculés n'ont pas non plus permis de mettre en avant son
impact. Les bâtiments à proximité jouent peut être
aussi un rôle compensatoire en apportant de la chaleur et en limitant
fortement le rôle de l'eau. Si les bâtiments exercent une pression
plus importante sur l'ambiance thermique que l'eau elle-même, cela
pourrait considérablement limiter son apport bénéfique en
période de fortes chaleurs et rendre l'aménagement du territoire
difficile si l'on veut tenir compte de cette spécificité.
Il faudrait sûrement approfondir cette question durant
les années à venir. C'est dans cette optique que le site «
Malraux » a suscité notre intérêt et de plus en plus
au cours de cette étude. En effet, il est aussi peut être question
d'un volume d'eau seuil, à partir duquel l'amélioration du
confort thermique se fait ressentir. Au niveau de ce site, le canal est bien
plus large qu'au niveau de République et l'environnement alentour est
bien plus dégagé, ce qui donnera peut-être des
relevés plus intéressants dû à la plus grande
proximité avec le milieu aquatique.
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Le dernier aspect qui a été abordé au
cours de ce travail concerne le rôle de la morphologie urbaine. Les
espaces principalement minéralisés dépendent
essentiellement de cet aspect. L'ombrage apporté par les bâtiments
permet logiquement de rafraîchir localement un canyon urbain. Ceci a pu
être mis en évidence au niveau l'avenue de la Marseillaise, qui
est la plupart du temps à l'ombre donc beaucoup plus fraîche qu'au
niveau du pont de Gallia 200 mètres plus bas. Le rapport H/W joue
également un rôle important. Ceci n'a pas encore pu être
démontré sur cette étude, mais les deux transects
réalisés au niveau de Kléber avaient vocation d'y apporter
des preuves. Pour estimer ce taux de manière optimale, il faudrait
disposer d'un laser permettant de mesurer la hauteur des bâtiments
(télémètre). Ce paramètre a été
difficilement estimable lors de nos observations de terrain et cela permettra
de traiter ce point de manière plus précise.
Le type de sol minéral peut également expliquer
certaines différences de température entre les sites, mais il a
été difficile d'apporter une réponse à cette
problématique. Dans cette optique, il pourrait être
intéressant d'ajouter un albédomètre en plus des autres
appareils de mesure, afin de pouvoir mesurer le plus efficacement possible ce
paramètre, qui n'a pu être qu'estimé au cours de ce
travail. En plus de cet appareil, un thermomètre nous donnant la
température exacte des surfaces qui entourent notre point de mesure
(bâtiments, sol) permettrait d'affiner les interprétations quant
au rôle radiatif difficilement estimable des surfaces urbaines et pouvant
influer l'ambiance thermique au niveau de la mesure.
Enfin, l'exposition des rues semble jouer à priori un
rôle sur le confort thermique, mais il conviendra d'en apporter la preuve
lors de la suite des mesures.
Au niveau du dispositif lui-même, à savoir les
charrettes, il serait possible de changer le capteur de vent et d'opter pour un
anémomètre sonde, afin d'affiner la mesure du paramètre en
question. Cependant, on a pu voir au cours de cette étude qu'il n'avait
qu'une très faible influence sur l'indice simple ET et encore moins sur
l'indice rationnel UTCI. Remplacer ce capteur paraît donc assez
insignifiant et serait probablement une perte d'argent.
En revanche, rajouter des capteurs de rayonnement pour
quantifier et estimer la part de rayonnement qui provient des bâtiments
alentours pourrait être une bonne idée. En effet, on a pu
remarquer que même au niveau des ponts, le rôle de l'eau
n'était pas quantifiable et l'amélioration thermique n'a pas pu
être démontrée. Dans ce sens, il serait judicieux de voir
si le rayonnement émis par le muret à proximité
n'expliquerait pas cette absence de rafraichissement escompté. C'est
aussi dans ce sens que l'ajout d'un thermomètre pour les surfaces
urbaines possède un intérêt.
Il conviendra de faire un étalonnage complet des
appareils de mesure et notamment des globes gris qui seront utilisés les
années suivantes, afin d'obtenir la même mesure entre les capteurs
et pouvoir comparer de manière la plus précise qui soit deux
points différents, en ôtant cette marge d'erreur de 1°C qui a
été observée lors de nos comparaisons.
Dans le but d'établir une étude complète
des différents dispositifs permettant de mesurer la température
ambiante, il sera apprécié de pouvoir mettre en place la
méthode des six directions, au niveau de la station fixe du jardin
universitaire, afin de disposer de toutes les méthodes pour estimer ce
paramètre. Il sera alors possible de comparer les méthodes entre
elles et de pouvoir calculer les indices en fonction de la meilleure
méthode retenue.
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Des facteurs de correction seront peut être
nécessaire entre cette méthode et les globes gris, afin d'obtenir
les mesures les plus précises.
Un aspect non négligeable et dont il faut prendre en
compte lors des mesures est le temps d'attente de cinq minutes. Ce laps de
temps étant nécessaire pour le rééquilibrage des
capteurs, je pense qu'il est possible de le réduire sans
forcément compromettre la qualité des mesures. En effet, les
mesures sont faites par beau temps et les conditions sont toujours stables,
deux minutes pourraient suffire à obtenir une valeur tout aussi fiable.
Cette réduction de temps permettrait également de parcourir plus
rapidement chaque transect et donc de multiplier les mesures au sein d'une
même journée.
En ce qui concerne les indices de confort, nous avons pu
isoler l'indice ET, le plus vieux de notre liste, qui n'apparaît
clairement pas comme le plus fiable, ce dernier nous donnant des valeurs assez
étonnantes et incomparables à celles des autres indices. Il sera
préférable de le laisser de côté pour les prochains
calculs.
Les indices HI et Humidex ne nous permettent pas de constater
des différences notables d'ambiances thermiques, du fait de leur grande
stabilité. Ceci est également vrai pour le WBGT, même s'il
apparaît comme étant le plus intéressant au niveau des
indices simples, surtout dans sa version qui prend en compte la valeur du
globe.
En revanche, on constate globalement un très bon
comportement des indices rationnels PET et UTCI, ces derniers permettant de
qualifier de manière assez précise l'ambiance et plus
particulièrement les situations de stress thermique.
Pour ce qui est de la comparaison des indices entre eux. On
remarque une bonne corrélation des deux indices rationnels UTCI et PET,
ces derniers nous intéressant tout particulièrement
(Graphiques 11 & 12). On observe cependant une
correspondance moins marquée l'après-midi. Les indices simples
sont logiquement moins bien corrélés entre eux, en raison du
nombre moins important de paramètres qui rentrent dans leur
élaboration, ces derniers n'étant généralement pas
les mêmes. Ils sont de ce fait mal corrélés avec les
indices rationnels. Il faudra aussi préciser que notre régression
n'est pas optimale en raison du nombre trop faible d'échantillons, par
manque évident de temps.
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Graphiques 11 et 12 : comparaison des indices rationnels
PET et UTCI
Il faudra privilégier les meilleurs indices pour les
prochaines études, notamment pour le WBGT qui dispose de deux formules
différentes comme on a pu le voir. Pour cette étude, nous avons
utilisé préférentiellement la formule du WBGT basique, car
la comparaison des globes a été faite après les mesures et
nous n'avons pas pu modifier nos formules. Il sera donc nécessaire
d'utiliser la formule du WBGT comprenant la valeur du globe gris, afin
d'estimer au mieux l'ambiance thermique des sites qui seront
exploités.
Enfin, un des aspects dont nous avions évoqué la
possibilité mais qui n'a pas pu être mis en place cette
année est l'élaboration de mesures nocturnes. En effet, il serait
très intéressant de pouvoir comparer l'évolution des
indices en journée et la nuit, leur comportement étant
différent entre les deux situations, d'autant plus que paramètre
du rayonnement est absent. Ceci est d'autant plus vrai si les mesures sont
faites en milieu minéral et dans le cas d'analyses sur la morphologie
urbaine, où on sait que le rayonnement infrarouge empêche la ville
de se refroidir efficacement. En zone végétalisée, il sera
également très intéressant de voir le comportement des
indices et du parc lui-même lorsque la transpiration des arbres est
limitée. Plusieurs périodes peuvent également être
intéressantes à exploiter, notamment le lever et le coucher du
soleil, afin de voir si le rayonnement possède ou non une grande
influence sur les indices de confort qui seront calculés.
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