La ville, un îlot de chaleur au stress thermique important

28 juin 2019, 10 Commentaire(s)

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.

Affichage aggrandi: Figure 1. Courbe de température pendant l’été caniculaire de 2018 dans la ville de Zurich (Zürich-Kaserne) et dans la campagne environnante (Zürich-Affoltern). En haut : courbe horaire de température du 24 juillet au 4 août 2018. En bas : différence de température entre Zürich-Kaserne et Zürich-Affoltern, représentant l’UHI (urban heat island = îlot de chaleur urbain) en °C. Heure d’été d’Europe centrale (HAEC)
Figure 1. Courbe de température pendant l’été caniculaire de 2018 dans la ville de Zurich (Zürich-Kaserne) et dans la campagne environnante (Zürich-Affoltern). En haut : courbe horaire de température du 24 juillet au 4 août 2018. En bas : différence de température entre Zürich-Kaserne et Zürich-Affoltern, représentant l’UHI (urban heat island = îlot de chaleur urbain) en °C. Heure d’été d’Europe centrale (HAEC)
Source : MétéoSuisse

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.

Affichage aggrandi: Figure 2. Évolution diurne de la différence de température entre la ville (Zürich-Kaserne) et la campagne (Zürich-Affoltern). Le graphique commence à midi, et se termine à 11 heures le lendemain. Sont présentées les différences durant les mois de juin, juillet et août pour les différentes années listées à droite. Les années avec des étés chauds sont représentées en rouge, et celles avec des étés frais en bleu.
Figure 2. Évolution diurne de la différence de température entre la ville (Zürich-Kaserne) et la campagne (Zürich-Affoltern). Le graphique commence à midi, et se termine à 11 heures le lendemain. Sont présentées les différences durant les mois de juin, juillet et août pour les différentes années listées à droite. Les années avec des étés chauds sont représentées en rouge, et celles avec des étés frais en bleu.
Source : MétéoSuisse

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.

Affichage aggrandi: Figure 3. Nombre de nuits tropicales (température minimale ≥ 20 °C) et de jours caniculaires (température maximale ≥ 30 °C) en ville (Zürich-Kaserne) et à la campagne (Zürich-Affoltern).
Figure 3. Nombre de nuits tropicales (température minimale ≥ 20 °C) et de jours caniculaires (température maximale ≥ 30 °C) en ville (Zürich-Kaserne) et à la campagne (Zürich-Affoltern).
Source : MétéoSuisse

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).

https://www.meteoschweiz.admin.ch/content/dam/meteoswiss/de/service-und-publikationen/Publikationen/doc/Fachbericht_273_Staedtische_Waermeinsel_Gehrig_et_al.pdf?=&pageIndex=0&tab=search_tab

OFEV (2018), Quand la ville surchauffe - Bases pour un développement urbain adapté aux changements climatiques.

https://www.bafu.admin.ch/bafu/de/home/themen/klima/publikationen-studien/publikationen/hitze-in-staedten.html

Cartes d’analyse climatique du canton de Zurich

http://maps.zh.ch/?topic=AwelLHKlimaanalyseZH

Commentaires (10)

  1. fany bobb, 11.08.2019, 07:50

    Bonjour ! Habitante du centre ville, notre immeuble a subit une rénovation en nous supprimant les fenêtres de la cours intérieure... Depuis nous ouvrons côté pont du Mt.-Blanc... et surtout nous ne cessons de tousser, rhinites, yeux qui brûlent, etc... Alors j'aimerais savoir ce qu'il en est de la qualité de l'air ... quand tout rentre à l'intérieur d'une habitation, existe t-il un moyen de mesurer à l'intérieur d'un bâtiment ? La chambre de ma fille d'à peine 8 ans et le reste de notre domicile est tous les soirs recouvert d'une pellicule noire fine et collante...

    1. MétéoSuisse, 12.08.2019, 09:01

      La qualité de l’air ne fait pas partie du domaine de MétéoSuisse. Il faudrait plutôt vous adresser au service de l’air, du bruit et des rayonnements non ionisants du canton de Genève.
      https://www.ge.ch/dossier/qualite-air

  2. Isabelle - Carouge, 01.07.2019, 12:47

    Vivant en ville, et en plus dans un quartier complètement dévasté par des travaux depuis de longues années, je suis particulièrement sensible au fait de voir tous les moindres petits bouts de verdure remplacés par du goudron ou autres surfaces emmagasinant la chaleur et les arbres abattus au lieu d’être entretenus. Nous nous retrouvons avec des trottoirs élargis ou alors des surfaces de graviers. Comme les quelques arbres qui sont remplacés le sont par des arbres très jeunes, ils sont régulièrement cassés par les forts orages que nous avons de plus en plus souvent et donc à nouveau remplacés par des arbres toujours aussi jeunes et fragiles.

    Quand est-ce que nous auront des villes vraiment pensées pour lutter contre la chaleur par l’aménagement et pas seulement par la répression des moyens de transports polluants ?

    1. simon, 01.07.2019, 20:23

      Les villes sont pensées pour les voitures depuis 50 ans. Aujourd'hui on est passé à l'air du "compromis". Il faut penser la ville comme un lieu social et valoriser l'espace public. Cela passe par la suppression des voitures privée en ville. On y viendra dans moins d'un siècle.

    2. Jinny, 03.07.2019, 15:23

      Pareil à Meyrin, on construit partout au détriment de la verdure. Il y a pas mal d'espaces où on pourrait planter des arbres. Je pense qu'il y a une manque de perspective à cet égard. Par exemple, le journal de Meyrin du mois de juin vante la plantation de deux (2) arbres à côté de la place de jeux du Jardin Robinson, réinstallé et reconstruit. Ça me dépasse comment le plan architectural pour un espace en plein soleil a été approuvé, d'autant plus qu'il est dédié aux enfants. Et puis planter que deux arbres... On dirait que s'est fait exprès pour minimiser les chances de survie de l'espèce.

  3. Guilhem, 01.07.2019, 08:54

    Ce matin (1er Juillet) on a eu en ville, à Zürich des températures minimales très hautes. Après la forte chaleur d'hier le mercure n'est que très peu descendu en ville cette nuit. L'ilot de chaleur urbain est très fort: 27° de mini à ma station, du jamais vu!
    Les stations officielles "campagnardes" ont toutes affiché des mini supérieurs à 20°
    - Affoltern: 21.1°
    - Kloten: 21.1°
    - Fluntern: 22.6°

    Je suis curieux de savoir combien la station Zürich Kaserne a relevé.

  4. Carel Deketh, 30.06.2019, 17:27

    Bonjour,
    Vous dites que vous n'exploitez pas les stations de mesures en villes. Qu'en est-il en France par exemple pour justifier des records? Parce que sinon, il y aurait pleins de records un peu partout comme les températures qui s'affichent souvent vers les pharmacies et etc...
    Merci pour les précisions.

    1. MétéoSuisse, 03.07.2019, 08:32

      Attention, les températures mesurées par les pharmacies ne sont absolument pas fiables. Les stations qui ont mesuré des records en France, comme en Suisse d’ailleurs, respectent un protocole établi par l’OMM.

  5. David Durant, 30.06.2019, 16:55

    très intéressant merci ! Je me pose une question, Pully se trouvant dans une situation semi-urbanisée et proche du lac est reconnue pour ses températures élevées la nuit, parfois 24°, mais alors combien fait-il environ en plein centre ville, imaginons au Flon qui forme une cuvette archi urbanisée à Lausanne? 26,28 ?

    1. MétéoSuisse, 03.07.2019, 08:40

      Le 28 juin vers 6h15, nous avons fait un relevé de tous les thermomètres disponibles dans la région de Lausanne. Alors que Pully affichait une valeur de 22 degrés, les mesures en ville de Lausanne ont varié entre 22 et 25 degrés selon les secteurs.