Mise au point d'une méthode de mesure sur les indices de confort : étude menée sur la ville de Strasbourg (france)

A. Au niveau des températures : îlot de chaleur urbain

A.1. Définition

La notion d'îlot de chaleur urbain a été mise en évidence par L. Howard en 1833. Basé sur la représentation graphique des isothermes, il représente l'écart instantané de température entre une référence urbaine et une référence rurale (Najjar, 2014).

Abrévié ICU en France, (« UHI » en anglais pour « Urbain Heat island »), son profil dépend de beaucoup de facteurs, qu'ils soient d'ordre climatique ou anthropique, notamment dans la manière d'aménager la ville (Figure 1).

Ces écarts sont de l'ordre de 2°C en moyenne sur toute l'année, en faveur de la ville. Ces derniers peuvent d'ailleurs être bien plus importants lorsque les conditions d'apparitions sont optimales, jusqu'à +8°C en ville par rapport à la zone rurale (écart mesuré à Strasbourg en Août 2008).

¹ Fondation des Nations Unies pour la Population.

Figure 1 : profil d'un îlot de chaleur urbain et écarts observés

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A.2. Les facteurs qui influencent l'îlot de chaleur urbain

Pour que ce phénomène apparaisse, il est nécessaire que plusieurs conditions soient réunies (annexes 1 et 2).

Outre la situation géographique et le climat général de la zone en question, l'ICU ne peut se former que si la vitesse du vent est faible, à savoir inférieure à 3 m/s, au niveau de ce qu'on appelle un dôme urbain. Ce dernier élément se différencie notamment du panache urbain, processus se mettant en place lorsque le vent est supérieur à ces 3m/s (Figure 2).

Figure 2 : dôme urbain (haut) et panache urbain (bas)
Source : http://www.metlink.org

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En plus de la vitesse du vent, la nébulosité doit être suffisamment faible pour laisser passer un maximum de rayonnement le jour et permettre ainsi à la ville de se réchauffer.

La saison la plus propice à la formation de L'ICU est donc inévitablement la saison estivale, où on peut observer le maximum de rayonnement durant la journée. En revanche, c'est bien la nuit que l'expression de ce phénomène prend tout son sens.

En milieu rural, l'accumulation diurne est moins forte à cause de la diminution des espaces artificiels, ainsi que par la présence de végétation qui renforce le flux de chaleur latente. (Dubreuil & al., 2008).

La ville est quant à elle recouverte de zones principalement minérales et imperméables, possédant un albédo² important. La chaleur a alors tendance à s'emmagasiner dans les différents matériaux qui composent la ville tout au long de la journée (Aida et Gotoh, 1982). La nuit, la chaleur emmagasinée est restituée à l'atmosphère urbaine, essentiellement sous forme de chaleur sensible, notamment grâce au phénomène de conduction thermique, ce qui contribue à ralentir le refroidissement d'une part.

D'autre part, la morphologie urbaine et la géométrie des rues, qu'on appelle aussi « canyon urbain », permet également de limiter le refroidissement de la ville. La nuit, le rayonnement infrarouge a du mal à s'échapper en raison de la morphologie urbaine. Ceci est d'autant plus vrai que les rues sont étroites et hautes, d'où la notion du rapport H/W³ introduit par Oke en 1987. Le taux optimal est fixé aux alentours de 1 et permet un bon apport de chaleur la journée, mais également un bon refroidissement nocturne.

La fonction de la ville possède également son importance. Une agglomération à tendance commerciale et tertiaire sera sujette à exercer une influence moindre sur l'ICU qu'une ville industrielle, en raison des nombreux rejets pouvant réchauffer la couche limite urbaine. On observe également un effet de proportionnalité entre les écarts ville/campagne et la taille de cette dernière, provoquant une importance supérieure de l'ICU.

Les vagues de chaleur et notamment celle de 2003 a révélé un impact sanitaire plus élevé dans les villes que dans leurs régions respectives, notamment sur les personnes âgées. Cette différence s'explique par ce phénomène d'îlot de chaleur urbain et ce dernier n'est donc pas à prendre à la légère (Soares et al., 2010).