L’été 2021 restera dans les mémoires, entre autres, pour ses températures élevées. Ces records ont d’ailleurs été établis dans des pays peu habitués à la canicule estivale. Il s’agit notamment du Canada et du Royaume-Uni, où le National Met Office a déclenché une alerte orange pour chaleur extrême pour la première fois en 167 ans.
Est-ce un avant-goût de la normalité que nous allons désormais connaître ? La canicule durable va-t-elle devenir le nouveau compagnon de l’été ?
L’été en ville, du paysage agréable au cauchemar caniculaire
Si vous fréquentez les médias sociaux, vous avez peut-être vu des commentaires du genre « il fait toujours chaud en été ». Mais une chose est chaude et une autre est CHALEUR, en majuscules. Et nous pensons que les près de 50 ºC que certaines zones urbaines ont atteints cet été se rapprochent davantage de la seconde acception.
Les zones urbaines ont généralement une température plus élevée que les zones environnantes. C’est ce que l’on appelle un « îlot de chaleur ». Il s’agit d’un phénomène météorologique qui résulte de l’artificialisation des surfaces. Le changement d’affectation des sols, avec une transformation où les matériaux asphaltés remplacent la végétation, facilite l’absorption et la rétention de la chaleur. Le résultat, comme l’expliquent Masson, Lemonsu, Hidalgo et Voogt (1), est le suivant :
- Des températures plus élevées, qui peuvent atteindre jusqu’à 10°C dans les grandes villes.
- Modification des conditions de vent, induisant, par vent faible, une circulation de type brise de mer qui peut contribuer à la recirculation des émissions polluantes.
- Modification des régimes de précipitations et de couverture nuageuse. Bien que ce point soit encore débattu, des études récentes (2) suggèrent que les îlots de chaleur déstabilisent effectivement l’atmosphère locale et peuvent donner lieu à des précipitations extrêmes, conduisant souvent à des crues soudaines.
Mais que se passe-t-il lorsqu’une vague de chaleur vient s’ajouter à cette situation ?
Îlot de chaleur et canicule, une combinaison qui n’est pas de bon augure
Les vagues de chaleur constituent une menace pour la santé humaine. Aux États-Unis, elles constituent l’événement météorologique extrême le plus meurtrier. Si l’on ajoute à cela le fait que les villes sont très vulnérables à ces températures extrêmes et que les prévisions annoncent une augmentation des épisodes de fortes chaleurs, la combinaison de ces facteurs n’augure rien de bon pour l’avenir.
Certaines études (3,4) suggèrent en effet que la combinaison de l’îlot de chaleur urbain et de la vague de chaleur génère des synergies. En d’autres termes, les conséquences de leur apparition simultanée sont plus importantes que la somme de leurs parties. Ainsi, par exemple, les vagues de chaleur n’augmentent pas seulement les températures ambiantes. Elles intensifient également la différence entre les températures urbaines et suburbaines. Par conséquent, le stress thermique supplémentaire dans les villes sera encore plus important que la somme de l’effet de fond de l’îlot de chaleur urbain et de l’effet de la vague de chaleur.
Implications pour la santé
Un corps exposé à une température élevée risque de souffrir de stress thermique. Et les conséquences sont aggravées si l’humidité ambiante est élevée. Le processus d’évaporation de la transpiration, mécanisme de refroidissement utilisé par l’homme, est entravé si l’atmosphère est saturée d’humidité.
Mais on peut également distinguer d’autres facteurs qui augmentent le risque (5) :
- Les facteurs intrinsèques, tels que l’âge, l’existence de maladies chroniques, les femmes enceintes, etc.
- Les facteurs extrinsèques, dont les aspects socio-économiques, le niveau d’éducation, la structure urbaine des différents quartiers de la ville et les matériaux utilisés dans la construction des logements, l’existence d’espaces verts, etc.
La qualité de l’air est également affectée par une vague de chaleur. La raison principale est généralement une augmentation des niveaux d’ozone troposphérique, un polluant secondaire qui se forme en présence de lumière solaire et de chaleur. En outre, les températures élevées provoquent souvent des incendies de forêt. Dans ce cas, la distance n’est pas synonyme de sécurité, car il a été démontré que la fumée peut parcourir des centaines, voire des milliers de kilomètres, ce qui affecte les niveaux de pollution dans les zones urbaines.
Quels sont les avantages d’un réseau de capteurs météorologiques ?
Il est donc évident que l’une des premières mesures à prendre est de surveiller les conditions météorologiques.
Il ne fait aucun doute que les systèmes d’alerte précoce par satellite ont amélioré la réponse aux vagues de chaleur. En fait, ces outils évoluent pour s’adapter aux variations saisonnières.
Les modèles urbains complexes nécessitent toutefois des modèles atmosphériques à haute résolution. C’est là que les réseaux de surveillance basés sur des capteurs montrent leur utilité.
Les réseaux traditionnels d’observation météorologique sont conçus pour collecter des données synoptiques, laissant de côté l’analyse intra-urbaine (6). Mais des solutions telles que notre station SmartyMeteo, de petite taille et transmettant sans fil des données météorologiques de qualité, ouvrent un nouvel éventail de possibilités.
Si l’on tient compte de la taille de certaines métropoles (l’aire urbaine de New York, par exemple, est similaire à l’ensemble de la province de Saragosse), cette approche permet de créer des prévisions hyperlocales pour les différents quartiers de la ville (7).
Mais l’utilisation massive de ces appareils permet également d’autres applications.
Informations météorologiques pour la délimitation des couloirs de ventilation
Comprendre les variations de température d’une ville permet de concevoir des stratégies d’adaptation face au changement climatique. Le degré de précision des informations dépend en grande partie de la densité du réseau de surveillance (non, les thermomètres urbains numériques ne comptent pas).
Parfois, il suffit d’équiper la zone urbaine de dispositifs peu coûteux, comme cela a été fait à Berne (8). Dans cette ville suisse, un projet pilote a testé l’efficacité d’une série de thermomètres LCD protégés par des écrans contre le rayonnement solaire. Les données obtenues ont été comparées à des équipements de référence (les membres de l’équipe soulignent la nécessité de cette démarche au vu des différences constatées, notamment en journée) et ont montré que cette approche permet de mieux comprendre la dynamique du climat urbain.
Comment ces données peuvent-elles être utilisées ? Une application possible est de soutenir la modélisation pour l’identification des couloirs de ventilation qui favorisent les flux d’air et les espaces verts qui contribuent à réduire la température (9, 10), aidant ainsi à réduire l’effet d’îlot de chaleur. Cette approche présente un énorme potentiel du point de vue de l’urbanisme et a déjà été mise en œuvre dans des villes telles que Stuttgart.
Conclusion
La Terre devient une planète plus chaude. Ce n’est pas un fait inconnu, mais le dernier rapport du GIEC publié en août 2021 nous l’a rappelé. Et tout semble indiquer que cette circonstance va également se répercuter sur la température des environnements urbains.
Les technologies de surveillance ne permettront pas à elles seules d’enrayer le réchauffement de la planète. Mais elles nous permettront de chiffrer, pour parler franchement, le problème auquel nous sommes confrontés. Et plus les données seront nombreuses et détaillées, mieux ce sera, car elles nous permettront de connaître en profondeur les particularités de chaque habitat et de prendre les mesures appropriées.
Ce que nous mesurons aujourd’hui peut représenter nos chances demain. Souvenez-vous-en la prochaine fois que vous verrez un thermomètre afficher une température caniculaire.
Sources consultées
- Masson, V., Lemonsu, A., Hidalgo, J., & Voogt, J. (2020). Urban Climates and Climate Change. Annual Review Of Environment And Resources, 45(1), 411-444. https://doi.org/10.1146/annurev-environ-012320-083623
- Li, Y., Fowler, H., Argüeso, D., Blenkinsop, S., Evans, J., & Lenderink, G. et al. (2020). Strong Intensification of Hourly Rainfall Extremes by Urbanization. Geophysical Research Letters, 47(14). https://doi.org/10.1029/2020gl088758
- Ao, X., Wang, L., Zhi, X., Gu, W., Yang, H., & Li, D. (2019). Observed synergies between urban heat islands and heat waves and their controlling factors in Shanghai, China. Journal Of Applied Meteorology And Climatology, 58(9), 1955-1972. https://doi.org/10.1175/jamc-d-19-0073.1
- Li, D., & Bou-Zeid, E. (2013). Synergistic Interactions between Urban Heat Islands and Heat Waves: The Impact in Cities Is Larger than the Sum of Its Parts. Journal Of Applied Meteorology And Climatology, 52(9), 2051-2064. https://doi.org/10.1175/JAMC-D-13-02.1
- Fernandez Milan, B., & Creutzig, F. (2015). Reducing urban heat wave risk in the 21st century. Current Opinion In Environmental Sustainability, 14, 221-231. http://doi.org/10.1016/j.cosust.2015.08.002
- Meier, F., Fenner, D., Grassmann, T., Otto, M., & Scherer, D. (2017). Crowdsourcing air temperature from citizen weather stations for urban climate research. Urban Climate, 19, 170-191. https://doi.org/10.1016/j.uclim.2017.01.006
- Skarbit, N., Stewart, I. D., Unger, J., & Gál, T. (2017). Employing an urban meteorological network to monitor air temperature conditions in the “local climate zones” of Szeged, Hungary. International Journal of Climatology, 37, 582–596. https://doi.org/10.1002/joc.5023
- Gubler, M., Christen, A., Remund, J., & Brönnimann, S. (2021). Evaluation and application of a low-cost measurement network to study intra-urban temperature differences during summer 2018 in Bern, Switzerland. Urban Climate, 37, 100817. https://doi.org/10.1016/j.uclim.2021.100817
- Gu, K., Fang, Y., Qian, Z., Sun, Z., & Wang, A. (2020). Spatial planning for urban ventilation corridors by urban climatology. Ecosystem Health And Sustainability, 6(1), 1747946. https://doi.org/10.1080/20964129.2020.1747946
- Tomasi, M.; Favargiotti, S.; van Lierop, M.; Giovannini, L.; Zonato, A. Verona Adapt. Modelling as a Planning Instrument: Applying a Climate-Responsive Approach in Verona, Italy. Sustainability 2021, 13, 6851. https://doi.org/10.3390/su13126851
