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Des «îlots de chaleur» dans les villes - Les villes subissent les températures les plus élevées pendant les vagues de chaleur
Dübendorf, St. Gallen und Thun, 21.07.2017 - En Suisse, la météo a pulvérisé plusieurs records au mois de juin 2017. Mais surtout, ce mois a été exceptionnellement chaud, se plaçant au deuxième rang des mois de juin caniculaires vécus par le passé, avec comme point culminant la vague de chaleur qui a sévi du 19 au 23 juin. Les villes se réchauffent encore plus que leurs alentours, un effet connu sous le nom d'îlots de chaleur. Pour mieux comprendre ce qui est à l’origine des îlots de chaleur – et, plus important, pour concevoir et développer des mesures efficaces contre le phénomène – les scientifiques qui étudient les îlots de chaleur à l'Empa et à l'ETH Zurich ont combiné des modèles de prévisions météorologiques avec les effets thermogènes qu'exercent les bâtiments et les rues. Il en a résulté une cartographie détaillée de la chaleur à Zurich, qui peut être utilisée pour pronostiquer avec précision les températures locales de l'air.
La dernière vague de chaleur, fin juin 2017 nous a remis en mémoire les vagues de chaleur de 2015 et de 2003. Les zones urbaines sont le plus fortement affectées par les vagues de chaleur, car ces régions font l'expérience de l'effet îlot de chaleur urbain (ICU) caractérisé par des températures de l'air plus élevées que dans l'environnement rural qui les entoure. Les raisons de ces îlots de chaleur urbains résident dans les couleurs plus sombres des toits et des rues, qui absorbent davantage l'énergie des radiations solaires, la plus faible étendue de zones d’ombre, l'absence de refroidissement par évaporation qu'apporte la végétation, le manque d'espaces ouverts, de ventilation et de refroidissement nocturne dus à la densification urbaine.
Plus de 400 villes dans le monde entier sont touchées par le phénomène des îlots de chaleur urbains où les températures dépassent de jusqu'à 7 degré celles du voisinage, cela principalement la nuit. Les vagues de chaleur amènent non seulement un inconfort général et des nuits blanches, mais peuvent également provoquer des difficultés respiratoires, l'épuisement, un coup de chaleur fatal et entraîner des décès dus à la chaleur du fait de son impact sur les systèmes cardiovasculaire et respiratoire humains.800 à 1000 victimes supplémentaires de la chaleur en Suisse
La Suisse a subi de puissantes vagues de chaleur au cours des étés 2003 et 2015, les deux étés les plus chauds qu'on ait enregistrés depuis plus de 150 ans. Pendant ces deux étés, une augmentation du taux de mortalité a été estimée à respectivement 6,9 % et 5,9 %, ce qui a entraîné 975 et 804 décès de plus ces années-là, selon une enquête réalisée par des chercheurs de l'Institut Suisse Tropical et de santé publique de Bâle en 2016. En tout plus de 70 000 décès supplémentaires ont été rapportés en Europe pendant l'été 2003.
Les vagues de chaleur peuvent être simulées par des modèles météorologiques prévisionnels, mais leur impact sur les villes n'est pas encore entièrement compris. Voilà pourquoi Jan Carmeliet, professeur de physique du bâtiment à l'ETH Zurich, et Dominik Brunner, chercheur en sciences atmosphériques à l'Empa, le Laboratoire fédéral d'essai des matériaux et de recherche, ont intégré les effets des bâtiments et des rues aux modèles de pronostics météorologiques, afin de pouvoir prédire avec plus d'exactitude les températures de l'air dans les villes. La «cartographie de la chaleur» de Zurich montre les détails des îlots de chaleur avec une résolution de jusqu'à 250 mètres (voir l'illustration).
Les effets îlot de chaleur urbain sont plus forts pendant la nuit, car les matériaux ayant servi à construire les bâtiments stockent la chaleur pendant la journée et la restituent pendant la nuit. Gianluca Mussetti, doctorant à l'ETH Zurich et à l'Empa, a enquêté sur les caractéristiques de la vague de chaleur la plus récente à Zurich (20-24 juin 2017). Durant la nuit du 21 Juin, il a observé une intensité d'îlot de chaleur urbain de près de 6 degrés, c.-à-d. de 1,5 degrés de plus que l'Ultra-Haute Intensité (UHI) relevée lors de la canicule de 2015. De plus, Mussetti a modélisé en ville des écarts de températures de jusqu'à 3 degrés pendant ces deux jours, entre les lieux les plus frais et les plus chauds. On sait que ces vagues de chaleur se manifestent spécialement dans certains « points chauds » urbains. Pour Zurich, on note des températures de l'air élevées dans le centre-ville à la forte densité de construction et des températures relativement plus fraiches près des rives du lac, le long de la Limmat, et sur les pentes du Züriberg, où l'air frais descend de hauteurs plus élevées pendant la nuit. Les chercheurs ont notamment observé une corrélation étroite entre la ventilation urbaine et les températures de l'air: le manque de ventilation urbaine empêche la chaleur de descendre et l'intensité UHI y est plus forte.On recherche: des stratégies permettant de limiter les îlots de chaleur urbains
Face à l'apparition grandissante de vagues de chaleur à l'avenir, allant de pair avec l'apparition d'îlots de chaleur urbains et locale, tant le confort que la santé des habitants des villes du monde entier sont sérieusement menacés. De ce fait, l'évaluation des îlots de chaleur urbains et des stratégies à mettre en œuvre pour les limiter deviennent de plus en plus importants pour les nombreux pays et villes affectés. Des stratégies en réponse aux changements climatiques et les mesures restrictives adéquates qui ont été proposées doivent être mises en œuvre sur un laps de temps suffisamment long pour être efficaces une fois que des mesures d'adaptation suffisantes seront en place.
Les chercheurs de l'ETH Zurich et de l'Empa veulent consacrer leurs études à venir à cerner les causes des îlots de chaleur urbains et des points chauds locaux dans les villes. Ils souhaitent développer des mesures restrictives, telles que l'utilisation plus active de l'eau urbaine pendant les vagues de chaleur, des mesures de rafraichissement temporaires comme des zones ombragées intelligentes en ville ou des systèmes de refroidissement des chaussées.
Adresse pour l'envoi de questions
Prof Dr Jan Carmeliet
Laboratory for Multiscale Studies in Building Physics
Tél +41 58 765 41 18
<email-pii>
Dr Dominik Brunner
Air Pollution / Environmental Technology
Tél +41 58 765 4944
<email-pii>
Gianluca Mussetti
Air Pollution / Environmental Technology
Tél +41 58 765 6091
<email-pii>
Auteur
Laboratoire fédéral d'essai des matériaux et de recherche
http://www.empa.ch