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La ville, un îlot de chaleur au stress thermique important
En ville, les températures nocturnes sont plus élevées de plusieurs degrés qu'à la campagne. En journée, les différences entre ville et campagne sont moins marquées, avec toujours un excédent en faveur des villes. Ces facteurs caractérisent ce que l'on nomme "'îlot de chaleur urbain".
La densité de construction, l'absence de végétation et la faible ventilation modifient le climat local des villes. Celles-ci se réchauffent plus fortement en journée, et se refroidissent plus lentement durant la nuit que la campagne environnante, car les matériaux de construction constituent de bons accumulateurs de chaleur. L’îlot de chaleur est ainsi une caractéristique du climat urbain. Il prend une importance particulière durant les périodes anticycloniques, c’est-à-dire en l’absence de nébulosité, lorsque les vents sont faibles et avec un fort rayonnement solaire ; les vagues de chaleur se produisent dans cette configuration.
Stations de mesure dans les villes suisses
MétéoSuisse n’exploite pas de stations de mesure en ville, car les conditions prescrites au niveau international n’y sont pas remplies (avant tout, un environnement relativement libre et naturel). Un site de mesure du réseau MétéoSuisse doit en effet être représentatif d’une région relativement importante. Cependant, les stations de mesure urbaine de réseaux partenaires permettent de donner des indications sur la formation des îlots de chaleur urbains. On peut citer les réseaux de mesure de qualité de l’air des villes et cantons, les stations de mesure des universités et le Réseau National d’Observation des Polluants Atmosphériques (NABEL) de l’Office Fédéral de l’Environnement. Dans les villes, les facteurs qui jouent un rôle important, comme la densité et le type de construction, ou encore la proportion d’espaces verts, forment une mosaïque offrant des différences de température plus ou moins grandes. Une station de mesure est donc représentative du site où elle se trouve, mais pas de la ville entière.
En nous appuyant respectivement sur les stations urbaine de Zürich-Kaserne (NABEL) et campagnarde de Zürich-Affoltern (MétéoSuisse), nous montrons que les températures sont plus élevées en ville, et dans quelles proportions. L’îlot de chaleur urbain est caractérisé ici par la différence de température entre la station urbaine et la station de campagne.
Des nuits chaudes en ville
La figure 1 montre la courbe de température des deux stations pendant la canicule de l’été 2018. Il ressort clairement que les plus grandes différences de température entre la ville et la campagne apparaissent durant la nuit. A cette occasion, les nuits ont en effet été de 4 à 6 °C plus chaudes en ville qu'en campagne. Pendant la plupart des nuits, la température n’est pas descendue au-dessous des 20 °C en ville. D'une manière générale, ces différences de température ne sont pas aussi importantes durant la journée, car les régions de campagne peuvent aussi se réchauffer fortement. Comme on le voit, les différences en journée n’ont pas dépassé 1 °C. Localement, dans les zones goudronnées, les températures diurnes peuvent également être significativement plus élevées en ville.
Cette configuration pour les nuits chaudes apparaît également lorsqu’on considère toutes les années depuis 1995 (figure 2). Le graphique montre l’évolution diurne de la différence de température moyenne entre ville et campagne durant les des mois estivaux. Durant la journée, les températures sont en moyenne plus élevées de 0,5 à 1 °C à la station de mesure Zürich-Kaserne qu’à la station de Zürich-Affoltern. À partir de 20 heures, l’îlot de chaleur urbain apparaît rapidement, car la ville a emmagasiné de la chaleur et se refroidit plus lentement. Pendant la nuit, les températures en ville se situent en moyenne entre 2 et 4 degrés °C au-dessus de celles de la campagne ; d'une manière générale, plus l'été est chaud, plus cette différence est marquée. Dès le lever du soleil, les différences entre ville et campagne s’atténuent.
Nuits tropicales et journées de canicule
Ces températures nocturnes plus élevées dans les villes se retrouvent dans la fréquence des nuits tropicales. On appelle ainsi les nuits pendant lesquelles la température ne descend pas sous 20 °C. De telles nuits ont une influence sur la santé, car le repos nocturne est perturbé. À Zürich-Kaserne, des nuits tropicales ont été mesurées chaque année, alors qu’à Zürich-Affoltern elles ont été plutôt rares jusqu’à aujourd’hui (figure 3). Les nuits tropicales les plus nombreuses ont été enregistrées pendant les canicules de 2003 et 2015 (26 et 27 respectivement). Pendant la canicule de 2018, 15 nuits ont pu être qualifiées de tropicales. Les journées caniculaires (maximum de température au-dessus de 30 °C) ont été également plus fréquentes dans la ville de Zurich, mais les différences n’ont pas été aussi marquées que pour les nuits tropicales. Le plus grand nombre de journées caniculaires a été enregistré à Zürich-Kaserne pendant l’été 2003 (41 jours), tandis qu’à Zürich-Affoltern on a constaté pendant le même été 31 journées.
Et dans d’autres villes ?
Une étude des îlots de chaleur urbains dans cinq villes suisses (rapport technique MétéoSuisse) a montré que, même si les maxima sont atteints durant l’été, un îlot de chaleur est présent dans toutes ces villes pendant toute l’année. Les différences sont semblables à celle de Zurich, et les nuits sont en moyenne plus chaudes de plus de 2 °C en ville qu’à la campagne. Dans les régions moins densément construites, elles ne sont plus chaudes que de 1 à 2 °C. Le maximum pour les stations étudiées est de 6 à 7 °C. Pendant les nuits les plus chaudes, la température n’est pas descendue dans les centres-villes en dessous de 24-25 °C.
Il est important de savoir que la différence de température calculée dépend également de la position et de l’environnement de la station comparative en campagne. L’analyse des couples de stations ville-campagne donne une bonne indication de l’ordre de grandeur des îlots de chaleur urbains, mais ne s’applique stricto sensu qu’aux conditions locales du couple de stations. L’îlot de chaleur urbain peut être calculé sur de grandes surfaces grâce aux modèles, par exemple sur la carte d’analyse climatique du canton de Zurich.
Liens
Rapport technique MétéoSuisse (2018) « Städtische Wärmeinsel in der Schweiz – Klimatologische Studie mit Messdaten aus fünf Städten» (Îlots de chaleur urbains en Suisse - étude climatologique avec des mesures de cinq villes).
OFEV (2018), Quand la ville surchauffe - Bases pour un développement urbain adapté aux changements climatiques.
Cartes d’analyse climatique du canton de Zurich