ResilHeat Island : une offre d’ingénierie intégrée qui s'adapte aux besoins du territoire pour augmenter sa résilience aux fortes chaleurs

L’intensité et la fréquence accrue des températures soulèvent des enjeux sanitaires et climatiques pour un nombre croissant de villes dans le monde. Afin d'adapter les villes à ces enjeux et augmenter la résilience de l’infrastructure, il est indispensable d‘identifier et de caractériser au mieux les zones les plus vulnérables à la surchauffe urbaine pour maximiser le potentiel de rafraîchissement des projets d’aménagement des espaces verts, et améliorer le cadre de vie de leurs habitants pendant l’été. 

Des évènements de températures extrêmes de plus en plus fréquents

Les aires urbaines sont de plus en plus exposées à des augmentations de température en raison du changement climatique qui intensifie le phénomène d’îlot de chaleur urbain (ICU)  – caractérisé par une différence de température de l’air entre les milieux urbains et les milieux ruraux et naturels en périphérie, notamment pendant la nuit. Ce phénomène physique est produit par l’absorption de la chaleur (relatif aux propriétés thermophysiques des matériaux utilisés pour la construction de bâtiments comme l’asphalte ou le béton), la morphologie urbaine, la chaleur produite par les activités humaines (y compris l’utilisation des systèmes de climatisation), et la perte en densité des espaces verts dans les aires urbaines.  

Dans un contexte climatique, la fréquence et l’intensité d’évènements extrêmes sont plus importantes ; comme les vagues de chaleur (i.e., période de plusieurs jours consécutifs durant lesquels les températures sont plus élevées que les normales de saison  ).  Selon  Météo France, une vague de chaleur est identifiée quand l’indicateur thermique national (qui correspond à un moyenne des températures de l’air quotidiennes de 30 stations météorologiques réparties sur le territoire français ), remplit deux conditions : 

• est supérieur ou égal pendant un jour à 25,3 °C
• reste au moins trois jours au-dessus de 23,4 °C

Les températures extrêmes deviennent donc un risque pour les populations fragiles ou surexposées des grands centres urbains.

La végétalisation pour améliorer le confort thermique

En réponse, il est nécessaire d’identifier des puits de chaleur dans lesquels les villes peuvent développer des stratégies d’aménagement du territoire pour minimiser les ICU et maximiser le potentiel de rafraichissement via des initiatives de renaturation et de végétalisation, par exemple. Dans ce contexte, Resallience a développé l’offre ResilHeat Island, une approche d’ingénierie intégrée qui permet de caractériser le microclimat urbain et le confort thermique, à travers l’analyse de données spatiales et de mesures in situ, ce à l’échelle des territoires, villes, quartiers et bâtiments. Cette analyse détaillée nous permet de proposer un ensemble de solutions adaptées au contexte local, pour limiter l’absorption de chaleur et favoriser l’ombrage et l’évapotranspiration, comme celles fondées sur la nature (SfN). Notre offre de service favorise ainsi la création d’espaces publics végétalisés, le verdissement d’espaces de parking, l’augmentation de la couverture des arbres ou l’installation des toitures végétalisées. 
Au-delà de la réduction des températures, ces solutions proposées via ResilHeat Island augmentent la résilience urbaine, offrant divers bénéfices notamment en termes sanitaire (la végétalisation et la création d’espaces verts améliorent le confort thermique et la qualité de l’air), biologique (les SfN en milieux urbains contribuent à réduire la perte de la biodiversité, impactée aussi par la dégradation de ses conditions de vie à cause du changement climatique, et favorise la continuité biologique) ou hydraulique (en réduisant le ruissellement et des inondations). 

Les besoins de suivi pour garantir la performance de rafraîchissement de la végétation

Afin d’optimiser l’effet de rafraîchissement occasionné par la végétation, Resallience accompagne les projets paysagers, d’aménagement et les villes dans le suivi de croissance et des besoins d’entretien des plantes. 
La caractérisation des besoins d’eau est déterminante pour obtenir le maximum du potentiel de rafraichissement des projets de végétalisation lors des épisodes caniculaires, ainsi que la réduction dans le temps de l’effet d’ICU. Cette caractérisation passe pour une gestion intégrée de l’eau : en cas d’évènements pluvieux, l'eau est stockée dans la parcelle, en réduisant le risque inondation et la saturation des réseaux d'assainissement, tandis qu’en période de forte chaleur, l'eau est dirigée vers l’ensemble des espaces verts pour favoriser leur évapotranspiration. 
Notre offre ResilHeat Island s’adapte aux conditions du territoire, en termes hydrologique, technologique et économique. Pourtant, elle mobilise différentes méthodes complémentaires pour la caractérisation des températures, telles que :    

• L’analyse d’images satellites et de données spatiales, comme celles issues de la base des données Copernicus, qui peuvent être utilisées pour un suivi des températures de surface.
• Des mesures in situ via l’utilisation de capteurs permettant de quantifier les températures de surface et de l’air, la teneur en eau ou l’humidité. Ces capteurs sont déployés pour un suivi en temps quasi-réel des conditions optimales des plantes et du sol (ex. : l’évapotranspiration). 
• La modélisation de la végétation et du microclimat, prenant en compte les caractéristiques urbaines, ses propriétés thermiques, ainsi que les conditions météorologiques du site (température de l’air, vitesse du vent, rayonnement net, par exemple). Ceci afin de déduire à travers des bilans hydriques ou thermiques la quantité d’eau évaporée par le sol et transpirée par les plantes.

L’ambition est en outre d’évaluer l'impact des ICU sur les bâtiments et projets d’aménagement, à chaque étape de leur cycle de vie (conception, construction, exploitation, maintenance). Dans ce contexte, ResilHeat Island permet de modéliser la surchauffe urbaine en considérant les   performances énergétiques et thermiques des bâtiments. Un exemple d’application du service ResilHeat Island est celui du Village Olympique de Paris, où les températures de surface et de l’air pour des journées d'été à plusieurs horizons futurs ont été simulées ; au même titre que la performance d’évapotranspiration des SfN avec différents potentiels d’évapotranspiration par rapport à d'autres solutions dites « grises ». Les résultats ont démontré    une diminution nette des températures de l'air d’1 °C dans le premier scénario, où le coefficient d'évapotranspiration était plus important. 

Figure : Simulations de température de l'air du Village Olympique aux heures auxquelles le stress thermique est le plus élevé, de 16h à 20h le 30 juillet 2050

Le service ResilHeat Island favorise l’engagement de la population dès la conception de ces projets d’aménagement. Celui-ci est  indispensable afin de favoriser la légitimité et la durée sur le long terme des SfN. De plus, le suivi de la croissance et maturation de la végétation par leurs potentiels usagers favorise la cohésion sociale au sein d’un quartier ou d’une ville. 

Un articlé signé Alejandra Castellanos, Emilie Edelblutte, Didier Soto, et Karim Selouane (RESALLIENCE)

Crédit Photo : Marina Bay Sands, Singapour

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