Comment le trafic rend les villes plus chaudes
Plus de la moitié de la population mondiale vit désormais dans des villes souvent bien plus chaudes que leurs environs ruraux. Les routes, les bâtiments et les surfaces pavées absorbent et stockent la chaleur pendant la journée, puis la restituent lentement après le coucher du soleil. C’est ce qu’on appelle l’effet d’îlot de chaleur urbain.
Les discussions sur les raisons de la surchauffe des villes ont tendance à se concentrer sur les bâtiments, ce qui est compréhensible. En plus d'absorber le rayonnement solaire, les immeubles d'habitation et de bureaux consomment beaucoup d'énergie via l'éclairage, le chauffage et la climatisation. Ils libèrent de la chaleur perdue et façonnent le flux d’air dans les rues environnantes.
Mais une autre source de chaleur urbaine reçoit beaucoup moins d’attention : le trafic.
Les véhicules motorisés rejettent de la chaleur directement dans l’environnement urbain. Cela est particulièrement vrai pour les véhicules essence et diesel, où une grande partie de l'énergie du carburant est perdue sous forme de chaleur perdue par les moteurs à combustion interne et les systèmes d'échappement. Les pneus, les freins et la friction avec la chaussée contribuent tous à ces émissions de chaleur.
Dans les rues à fort trafic et à ventilation limitée, la circulation peut être une source importante de chaleur d’origine humaine – comme le montre ma récente étude avec des collègues de deux grandes villes européennes.
À Toulouse, dans le sud de la France, notre modélisation a révélé que la chaleur du trafic augmente la température annuelle moyenne de l'air d'environ 0,4°C. À Manchester, une ville généralement plus fraîche du nord de l’Angleterre, la température annuelle moyenne de l’air a augmenté d’environ 0,25°C grâce au trafic.
Ces chiffres peuvent paraître modestes, mais ils sont significatifs en termes de climat urbain. Pendant les vagues de chaleur, même de petites augmentations de la température de l’air peuvent aggraver l’inconfort thermique, accroître les risques pour la santé et accroître la demande de refroidissement.
Nos recherches antérieures ont montré comment l’intensité, la fréquence et la durée des vagues de chaleur urbaines devraient augmenter dans de nombreuses régions du monde d’ici 2070 (voir cartes). Cela comprend des villes d’Amérique du Nord, d’Europe, d’Inde et de Chine. Nos derniers travaux suggèrent que ces hausses pourraient être en partie atténuées en réduisant le trafic urbain d’essence et de diesel.
Comment Manchester et Toulouse se comparent
Le Community Earth System Model est un modèle open source largement utilisé pour simuler les interactions entre la terre, l’atmosphère, le climat et l’activité humaine – lancé par le Centre national américain pour la recherche atmosphérique en 2010.
Cependant, la chaleur liée au trafic n'a pas été prise en compte par le modèle. Nous avons donc développé un nouveau module qui estime la chaleur générée à partir de facteurs tels que le volume de trafic, le type de véhicule, les caractéristiques de la route et les conditions météorologiques. Nos résultats évoluent en fonction du moment de la journée, en fonction de la nature du trafic et des conditions météorologiques locales par exemple.
Nous avons constaté que les éléments les plus polluants thermiquement sont généralement les volumes de trafic élevés et quels types de véhicules prédominent dans ces embouteillages. Les véhicules conventionnels à essence et diesel dégagent beaucoup plus de chaleur résiduelle que les véhicules électriques. Dans les villes comptant un grand nombre de ces véhicules, les heures de pointe aux heures de pointe peuvent devenir d’importantes sources d’émissions de chaleur.
Nous avons modélisé le trafic dans deux villes européennes – le quartier central du Capitole à Toulouse et le centre de Manchester – en utilisant les données de trafic fournies par Transport for Greater Manchester et d'autres ensembles de données ouvertes.
Toulouse et Manchester ont des climats, des paysages urbains et des modes de circulation très différents, qui affectent tous non seulement la quantité de chaleur dégagée par la circulation, mais également la manière dont cette chaleur affecte chaque ville.
À Toulouse, la chaleur du trafic matinal s'est accumulée tout au long de la journée et a persisté jusque tard dans la nuit. En revanche, l'heure de pointe du soir à Manchester a contribué à un réchauffement nocturne plus fort, la température de l'air due à la circulation culminant en moyenne vers 3 heures du matin.
Dans les deux villes, l’effet de réchauffement lié au trafic était plus fort en hiver qu’en été. À Toulouse, notre modélisation a révélé une augmentation moyenne de la température de l'air de 0,5°C en hiver et de 0,3°C en été, tandis qu'à Manchester, l'augmentation était de 0,35°C en hiver et de 0,16°C en été.
Le rôle du trafic dans le chauffage urbain
La prise de conscience du risque de chaleur urbaine augmente, mais le rôle joué par la circulation est encore rarement pris en compte dans l’adaptation urbaine au climat et dans la planification des transports.
Alors que les villes continuent de croître et que les extrêmes climatiques deviennent plus fréquents, les gouvernements ont besoin de meilleurs outils pour comprendre d’où vient la chaleur urbaine et comment la réduire. Nos travaux constituent une nouvelle étape vers des simulations plus réalistes des villes du futur.
Notre modèle pourrait offrir des réponses plus précises à des questions importantes telles que : dans quelle mesure l’électrification des véhicules réduira-t-elle les niveaux de chaleur ? Comment les changements dans la conception des routes, l’utilisation des véhicules et les schémas de congestion affecteront-ils l’exposition locale à la chaleur ? Et dans quelle mesure les changements dans les modes de transport urbain peuvent-ils limiter les effets des futures vagues de chaleur annoncées ?
Il ne s’agit bien entendu pas uniquement de questions scientifiques, mais également de questions de politique et de conception. Les inquiétudes concernant le réchauffement des villes se concentrent souvent sur les arbres, les parcs, les toits frais et la conception des bâtiments. Mais le trafic n’est pas seulement une source de pollution et d’émissions de carbone : il peut également contribuer à la manière dont nous concevons des villes plus fraîches, plus saines et plus résilientes.
Zhonghua Zheng, professeur adjoint en science des données et analyse environnementale, Université de Manchester
Photo principale par Anouk van Ravenhorst sur Unsplash
