[Entretien croisé] De l’îlot de chaleur à l’îlot de fraîcheur

Sonia, pourriez-vous définir le phénomène de l’îlot de chaleur urbain ? Pierre et David, pourriez-vous définir un îlot de fraîcheur urbain ?

Sonia : Le phénomène d’îlot de chaleur se définit comme l’observation de la tendance de la température dans une ville à être plus élevée que dans les zones rurales aux alentours.

Ce phénomène peut être observé surtout l’été et la nuit : la morphologie de la ville et les matériaux qui la constituent piègent et absorbent une plus grande quantité de chaleur et la libèrent plus difficilement la nuit.

A titre d’exemple, en 2020, le record d’écart de températures observé en région parisienne a été de 11°C entre Paris Saint-Germain-des-Prés (22°C) et Fontainebleau (11°C) en juin à 6h du matin.

David : C’est un lieu d’accueil accessible au grand public et repéré comme source de rafraîchissement par rapport à son environnement proche en période chaude ou caniculaire. Nous pourrions considérer l’îlot de fraîcheur urbain (IFU) comme une réponse au phénomène d’îlot de chaleur urbain (ICU). Il y a bien sûr déjà des parcs et espaces verts qui remplissent ce rôle mais nous travaillons à optimiser chacune des strates essentielles au phénomène de rafraichissement tels que les compartiments de l’eau, des revêtements, du sol et du végétal. C’est une manière d’aménager avec la nature en ville, d’aller plus loin dans la logique de service écosystémique pour transformer les espaces verts en véritables solutions fondées sur la nature.

Pierre : Nous avons également beaucoup appris de la ville de Paris et de son programme de cours Oasis, ou encore de la commune d’Echirolles qui ont réalisé de nombreux projets de « cours IFU ». Les projets ont des constantes : désimperméabilisation, revêtements clairs, déconnexion du réseau et gestion des eaux pluviales à la parcelle, pleine terre ou espace de jeu avec copeaux de bois au sol et végétalisation… L’objectif est de pouvoir ouvrir ces cours au public en cas de fortes chaleurs afin de mailler le territoire d’une multiplicité d’IFU de formes et de tailles variables. Cela participe à la stratégie d’adaptation des villes au changement climatique. Eurovia a réalisé plus d’une trentaine de cours Oasis en Île-de-France par exemple.

Quelles solutions fondées sur la nature permettent de réguler la température en ville ?

Sonia : Pour améliorer la régulation de la température par la nature en ville, la littérature scientifique suggère dans l’idéal d’augmenter l’implémentation de parcs ou de forêts urbaines. Évidemment, ces espaces urbains sont souvent saturés et ces solutions sont difficiles à mettre en place. Toutefois, il est conseillé d’essayer de densifier des surfaces végétalisées à l’échelle de la ville.

La régulation de la température dépend d’un ensemble de facteurs comme l’espèce, l’âge et le type de végétation. Les arbres vont, par exemple, avoir un plus grand impact que la pelouse sur l’amélioration du confort thermique et de la température à hauteur des piétons. Les arbres ont pour avantage de faire barrière aux rayonnements solaires et sont moins sensibles aux fortes chaleurs et au manque d’eau que la pelouse.

La végétation a aussi un impact sur la circulation de l’air dans la rue et l’agencement et le design des surfaces végétalisées sont importants afin de ne pas avoir d’accumulation de chaleur dans la rue. Dans des rues orientées dans le même axe que la direction du vent, les arbres doivent être agencés de sorte à ne pas devenir un coupe-vent.

Enfin, des études sur la distance du ressenti de l’effet rafraichissant des parcs montrent que la végétation a un effet assez local. Si le but est d’avoir une réelle régulation de la température à grande l’échelle, il est nécessaire d’homogénéiser la végétalisation des surfaces.

David : Nous portons au sein de la direction marketing stratégique, cette vision du rôle que peut et va jouer la nature en ville.  C’est une période, de ce point de vue, très intéressante où les aménageurs et collectivités donnent désormais une place nouvelle aux solutions fondées sur la nature dans les projets d’aménagements. Nous avons donc travaillé afin de mieux comprendre les interactions entre les compartiments eau, sol et végétal et clairement identifié un certain nombre de leviers du rafraichissement urbain.

Pierre : Nous avons donc développé une offre « intégrée », c’est-à-dire qui repose sur les différents leviers que sont la gestion des eaux pluviales, la strate végétale et les sols, dans une optique de mobilisation des services écosystémiques au service du rafraichissement urbain et de la gestion des eaux pluviales. Nous y avons ajouté bien sûr, un levier essentiel que sont les revêtements urbains qui, lorsqu’ils sont adaptés (prise en compte de l’effet d’Albedo et enjeu de perméabilité) participent à la création d’IFU. L’offre Revilo est la combinaison optimisée de ces quatre leviers.

L’un de nos axes majeurs de travail est le sol. Beaucoup de collectivités incitent désormais à la désimperméabilisation des sols. Or en milieu urbain, les sols sont souvent altérés. Il faut travailler à leur reconstitution voire leur reconstruction. Les sols reconstruits (appelés aussi technosols) ont pour objectif la refonctionnalisation des sols afin qu’ils puissent, de nouveau, remplir leurs fonctions écosystémiques notamment l’infiltration et le stockage de l’eau fondamentale au développement de la strate végétale.

David : Nous permettons ainsi le rétablissement du cycle de l’eau à l’échelle locale. Cela passe donc également par une réflexion sur la gestion des eaux de pluie. L’idée de ces solutions fondées sur la nature est de recréer des cercles vertueux où l’eau de pluie n’est plus un déchet à traiter en station d’épuration ou relâcher sans filtration dans les milieux naturels, directement dans les rivières, mais devient de nouveau une ressource précieuse.

Comment mesurez-vous les bénéfices générés par la nature en ville ? De quelle manière les décideurs et les aménageurs peuvent exploiter ces mesures pour améliorer les choix ?

Sonia : Les bénéfices générés par la végétation peuvent être quantifiés grâce à la simulation. Le modèle développé lors de mon doctorat permet de simuler l’impact de la végétation sur le microclimat et la pollution en ozone atmosphérique à l’échelle d’une rue. En connaissant la morphologie de la rue et les propriétés des matériaux utilisés, il est possible de comparer les simulations de deux cas, sans et avec végétalisation des surfaces, et quantifier ainsi le rafraîchissement apporté par la nature.

Il est aussi possible de quantifier cet impact sur le terrain en plaçant des capteurs ou des stations météorologiques mesurant en continu la température de l’air d’un site. La quantification du bénéfice se fait en comparant la température des sites végétalisés et non végétalisés, avec les mêmes conditions climatiques et une morphologie urbaine similaire.

David : L’offre Revilo s’inscrit dans une démarche de développement d’offre à impact environnemental positif. Il est donc essentiel de pouvoir mesurer cet impact. A ce titre, nous avons identifié un certain nombre d’outils de mesure et d’aide à la décision. Arboclimat et Sesame par exemple, développés par l’Ademe et le Cerema, permettent de modéliser les puits de carbone générés par le sol et les arbres. Nous travaillons également sur la base de l’outil Seve qui permet de réaliser le bilan carbone de nos chantiers (Scope 1&2).

Pierre : Nous sommes bien sûr très attentifs aux travaux de Sonia sur les possibilités de modélisation en termes de microclimat de différents scénarios d’aménagements urbains au niveau de la rue (selon les types de revêtements, les matériaux et la végétalisation notamment).

Nous disposons d’autres outils chez VINCI Construction, tel que Biodi(V)strict (chez Urbalia), qui permettent d’évaluer les bénéfices ou les impacts en termes de biodiversité de différents scénarios d’aménagements.

Enfin, nous avons également développé chez Eurovia, un outil (Bi2O) qui permet notamment d’évaluer l’impact du projet en matière de gestion des eaux pluviales.

Quelles perspectives peuvent venir du monde de la recherche et de l’entreprise pour favoriser un déploiement des solutions et, donc des impacts, à grande échelle ?  

Sonia : Depuis quelques années, de nombreuses études de prédiction apparaissent. Le GIEC (Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat) prévoit un réchauffement planétaire de 1.5°C d’ici 2030-2052 et beaucoup d’études prédisent une exacerbation de ce dernier au niveau des zones urbaines. Dans ce contexte, la recherche scientifique tend à s’orienter vers l’étude de solutions pour optimiser l’effet refroidissant de la végétation ou pour prédire l’évolution des vagues de chaleur localement. Certaines villes subissent actuellement une très forte urbanisation, ce qui diminue la surface végétalisée de la zone. La perspective qu’offre la recherche est de proposer et de trouver un moyen d’optimiser l’effet régulateur de la nature afin de limiter le réchauffement de ces zones à l’avenir.

En parallèle, les données satellites sont de plus en plus utilisées pour cartographier l’intensité de l‘îlot de chaleur à très grande échelle et pour comprendre pleinement l’effet de diverses utilisations des surfaces urbaines sur ce phénomène.

De plus, une autre piste de recherche est l’étude du lien entre le phénomène de l’îlot de chaleur urbain et la pollution atmosphérique et le développement de solutions communes pour atténuer ces deux phénomènes.

C’est sur ces deux derniers objectifs que porte la ligne directrice de la suite mon doctorat car une nouvelle thèse reprenant mes travaux vient de commencer. L’une de ses ambitions est de développer le modèle que j’ai mis au point à l’échelle d’une rue pour qu’il puisse représenter le microclimat urbain à l’échelle d’une ville. Cette thèse a pour but de quantifier l’effet de la végétalisation de la ville sur le microclimat et la pollution de l’air.

David : Nous sommes évidemment très partisans d’échanges entre le monde de la recherche académique et celui de la recherche opérationnelle portée par l’entreprise. Ces échanges présentent des complémentarités évidentes. Chacun répond à des temporalités qui lui sont propres et les entreprises ont besoin de pouvoir s’appuyer sur le temps long de la recherche par exemple. Dans le cadre de nos travaux sur les IFU, nous travaillons avec AgroParisTech et le Laboratoire sols et environnement de l’Université de Lorraine pour constituer un comité scientifique capable de nous accompagner dans nos projets sur les sols reconstruits. C’est un sujet qui nous tient à cœur car il présente de forts potentiels en termes d’échelle et d’impact environnemental positif.

Pierre : La reconstruction de sol permet en effet à la fois de remobiliser tout un pan de services écosystémiques au coeur de nos villes tout en préservant les ressources naturelles et notamment les terres végétales. Celles-ci seront d’ailleurs de plus en plus rares avec l’application du principe de Zéro Artificialisation Nette (ZAN) mis en place dans le cadre de la loi Climat et Résilience. Nous nous appuyons donc sur notre réseau de plateformes de recyclage des matériaux urbains (organiques et minéraux) pour reconstruire des sols urbains fonctionnels selon des principes d’économie circulaire.