Améliorer la ville : des solutions basées sur la nature

Végétaliser pour refroidir les espaces urbains : des solutions fondées sur la nature

Focus – Actualisation : septembre 2021

La végétation agit sur les températures ressenties via deux mécanismes : l’évapotranspirationL’eau de pluie est retenue au niveau du sol puis s’évapore vers l’atmosphère. La présence de plantes amplifie/augmente fortement ce phénomène. des plantes et du sol et la formation d’ombre. Des espaces végétalisés bien fournis en eau et capables de la stocker peuvent contribuer à réduire significativement la température de l’air. Plus le réseau d’espaces verts sera dense et les superficies étendues, plus l’impact du refroidissement sera important et perceptible à grande échelle. L’étude de scénarios de végétalisation appliqués à 4 zones critiques de la Région bruxelloise a permis d’estimer que la mise en œuvre de mesures de végétalisation de grande ampleur permettrait, durant les jours de grande chaleur, de réduire les valeurs de stress thermique en dessous du seuil où des problèmes de santé publique commencent à apparaître. Découvrez comment…

Des vagues de chaleur de plus en plus fréquentes en ville

En ville, les températures de l’air, des surfaces et du sol sont presque toujours plus importantes que dans les zones rurales environnantes. Ce phénomène est connu sous le nom d’« îlot de chaleur urbain »).  Il peut être observé tout au long de l'année mais constitue principalement un problème le soir et la nuit pendant les mois d'été. 
Une étude a mis en évidence que les températures de l’air sont plus élevées de 3°C en moyenne au centre de la Région bruxelloise qu'à ses alentours ruraux en été. Lorsque certaines conditions spécifiques sont réunies, la température de l’air pendant la nuit peut être jusqu’à 8-9°C plus élevée dans le centre-ville urbanisé que dans la campagne périphérique. Il y a en outre en moyenne 3 fois plus d’épisodes de fortes chaleurs dans le centre de Bruxelles qu'en zone rurale (voir focus « Cartographie des îlots de fraicheur à Bruxelles »  ). 
Suite aux changements climatiques, ces vagues de chaleur sont amenées à être de plus en plus fréquentes. Alors que le climat actuel en Belgique présente en moyenne moins d’une demi-journée de vague de chaleur par an, des modélisations (basées sur le scénario le moins bon) réalisées dans le cadre du projet Cordex.be prévoient que ce phénomène se produise plus de 20 jours par an pour la période 2070-2100, avec des augmentations encore plus fortes en milieu urbain, comme à Anvers, Liège ou Bruxelles (voir fiche documentée « Evolution future du climat en Belgique et en RBC et conséquences et risques associés  » et focus « Evolution future du climat en RBC et adaptations possibles ») .
Déjà à l’heure actuelle, les vagues de chaleur représentent une cause très importante de problèmes de santé au sein de la population. Selon l’Institut national de santé publique (Sciensano), les 3 vagues de chaleur enregistrées durant l’été 2019 en Belgique ont chacune coïncidé avec une surmortalité de la population, particulièrement à Bruxelles en ce qui concerne les 2 premières (respectivement 4% entre le 21 juin et le 2 juillet et jusqu’à près de 35% pour la période du 19 au 27 juillet 2019). Bien qu’il existe encore une certaine incertitude quant aux causes exactes de cette surmortalité, Sciensano insiste sur la nécessité de se protéger contre les effets des fortes chaleurs pour limiter les risques, particulièrement au vu de l’évolution potentielle du nombre de vagues de chaleur. L’adaptation des villes pour faire face aux épisodes de chaleurs estivales constitue un enjeu de taille pour le bien-être et la santé des citadins. 

Une étude pour mieux comprendre l’impact de la végétalisation des espaces urbains sur le confort thermique des citadins 

Parmi les mesures d’adaptation préconisées pour réduire l’impact de la chaleur en milieu urbain figure le développement d’espaces verts et de la végétation. Plusieurs plans bruxellois, dont le plan régional de développement durableMode de développement qui répond aux besoins du présent sans compromettre la capacité des générations futures de répondre à leurs propres besoins. Il s'agit donc d une démarche qui vise à assurer la continuité dans le temps du développement économique et social, dans le respect de l'environnement, et sans compromettre les ressources naturelles indispensables à l'activité humaine. (PRDD), le plan Air-Climat-Energie, le plan de gestion de l’eau ou encore le plan Nature, comportent ainsi des mesures visant à accroître la présence de végétation dans la ville afin de bénéficier des différents « services écosystémiquesEnsemble des services rendus par les sols à l’environnement et de facto à notre société : fourniture d’eau potable, limitation des inondations, stockage du Carbone atmosphérique, support pour la faune et la flore...) » apportés par cette dernière. Ces bénéfices incluent l’amélioration de la qualité de l’espace public, le support à la biodiversitéDiversité d'espèces vivantes, capables de se maintenir et de se reproduire spontanément (faune et flore)., la régulation du cycle de l’eau et du climat, la modération des conditions météorologiques extrêmes, l’assainissementTraitement de la pollution affectant un site (sol, eau) afin de le remettre dans son état initial ou du moins atteindre des valeurs fixées légalement. de l’air, le captage du dioxyde de carbone, l’amélioration de la qualité du sol,  ou encore, la création de zones calmes et de confort, notamment au niveau des espaces publics. Les mécanismes à la base de certains de ces impacts sont néanmoins complexes et leurs effets réels, en milieu urbain, généralement peu connus.  

C’est dans ce cadre qu’une étude visant à synthétiser les connaissances scientifiques concernant l’impact de la végétation urbaine sur l’exposition des citadins aux polluants atmosphériques, au bruit et aux fortes chaleurs a été effectuée en 2020 à la demande de Bruxelles Environnement.

Le but de cette étude est d’objectiver le potentiel  de la végétation pour réduire, localement- et en milieu extérieur, des problèmes de qualité de l’air, de bruit ou de chaleur ressentie et de disposer de recommandations générales concernant la mise en œuvre de ces solutions, qualifiées de  solutions fondées sur la nature  (ou nature-based solutions), au niveau bruxellois.

Ce focus traite du lien entre végétation et confort thermique des usagers des espaces publics en périodes de fortes chaleurs. Son contenu sur fonde en grande partie sur les résultats de l’étude précitée (VITO et WITTEVEEN+BOS 2020). L’impact de la végétalisation des espaces publics sur l’exposition au bruit et à la pollution atmosphérique fait l’objet de deux autres focus. 

L'indice de température au thermomètre-globe mouillé, de son nom originel « wet-bulb globe temperature » (WBGT), est un indice composite qui prend en compte les effets de ces différents paramètres sur l’homme. Il constitue un standard international pour quantifier le confort thermique utilisé par exemple en hygiène du travail ou par les militaires pour déterminer les niveaux d’exposition à des températures élevées. Une cartographie des îlots de fraîcheur a été établie sur base d’une simulation des valeurs de l'indice WBGT, reflet du stress thermique, sur l’ensemble du territoire bruxellois (voir focus sur le sujet).

L’ombrage des arbres et l’évapotranspiration de la végétation, des sols et des points d’eau contribuent à améliorer le confort thermique des citadins

Comment les arbres rafraîchissent la ville

Source : Bruxelles Environnement (adapté de VITO et WITTEVEEN+BOS 2020)

La végétation urbaine agit sur les températures ressenties via deux mécanismes:

• la limitation du rayonnement solaire incident par la formation d’ombre (absorption et, dans une moindre mesure, réflexion des rayons solaires par la végétation) 
• l’évapotranspirationL’eau de pluie est retenue au niveau du sol puis s’évapore vers l’atmosphère. La présence de plantes amplifie/augmente fortement ce phénomène.

L’évapotranspiration regroupe deux phénomènes distincts :

• l’évaporation de l’eau interceptée par les feuilles et branches mais aussi celle de l’eau emmagasinée dans les sols et les points d’eau
• la transpiration des plantes : chez les végétaux, la transpiration est un processus continu causé par l’évaporation d’eau, prélevée par les racines, au niveau des feuilles (principalement via de minuscules orifices appelés stomates) et qui permet à celles-ci de maintenir à leur surface une température acceptable ainsi que la circulation de la sève

L’évaporation de l’eau liquide en vapeur nécessite de l’énergie (chaleur) qui est prise dans l’air ou au végétal ce qui se traduit par un rafraîchissement de l’air.

Une zone végétalisée bien fournie naturellement en eau et capable de l’emmagasiner est apte à  répondre efficacement aux problèmes de stress thermique par une diminution de la température de l’air (via l’évapotranspiration) mais surtout par la création d’ombre. L’importance du rayonnement solaire est en effet un facteur important déterminant le confort thermique. Aux moments les plus chauds de la journée, l'ombrage des arbres revêt une importance cruciale. 

Au-delà de l’espace végétalisé lui-même, l’espace de pleine terre auquel il peut être associé contribue également à optimiser les bénéfices apportés par la végétation, notamment via l’évaporation des eaux pluviales infiltrées.
Le rafraîchissement apporté par la végétation dépend de nombreux facteurs parmi lesquels les  caractéristiques des végétaux et des sols (capacité de stockage de l’eau et mode de gestion des eaux pluviales), la taille et densité des espaces verts, l’implantation dans l’espace urbain (distance par rapport aux zones à rafraîchir, localisation par rapport aux écoulements de l’air et au soleil) ou encore, les conditions météorologiques locales.  

La formation d’ombre et l’évapotranspiration sont surtout le fait des arbres relativement aux plantes herbacées et aux arbustes. Par temps sec et chaud, un grand arbre peut évaporer et transpirer des centaines de litres de vapeur d’eau par jour. 

Un air sensiblement plus frais dans les parcs urbains en été mais un effet essentiellement local

Les mesures indiquent que les espaces verts sont toujours plus frais que les autres lieux urbains et que l’importance du refroidissement augmente avec la taille de l’espace vertLes espaces verts englobent les jardins et domaines privés, les parcs et forêts publics, les espaces verts liés à l infrastructure ferroviaire et aux routes, les friches, les zones agricoles, les zones récréatives et les cimetières.. Cet effet reste cependant localisé et n'a pas ou peu d'impact sur les températures des zones voisines.
Une campagne de mesure réalisée par le VITO à Anvers durant l'été 2013 a montré que le Parc de la ville (stadspark) était clairement l'endroit le plus frais du centre-ville. Par une chaude soirée d'été, la température de l'air y était inférieure de 3°C à celle du tissu urbain situé à proximité. De même, lors d’une journée chaude, la température de surface dans le parc était inférieure de 15°C à celle de l'environnement urbain. Sur l'ensemble de l'été, le parc de la ville était plus frais de 1°C le soir et la nuit et 0,5°C plus frais pendant la journée.  Ces résultats sont du même ordre de grandeur que ceux obtenus dans le cadre de recherches scientifiques similaires menées dans d’autres villes.

La combinaison d’arbres d’alignements, de façades végétalisées et de toitures vertes peut réduire localement la température de l’air d’une rue jusqu’à 2°C 

À un niveau plus local, Gromke et al. (2015) ont étudié l'effet de rangées d'arbres, de façades végétalisées et de toitures vertes sur la température de l'air dans une rue canyon en utilisant des simulations. Il en ressort que, par une journée chaude, ce sont les arbres d’alignement qui refroidissent la rue le plus efficacement à savoir jusqu'à un maximum de 1,5°C localement. 
La verdurisationActe volontaire visant à réintroduire de la végétation dans des zones qui en sont dépourvues. des façades et les toitures vertes induisent un refroidissement de l’air limité de maximum 0,5°C. Dans le cas d'une combinaison de ces mesures, le refroidissement en termes de distribution spatiale et d'intensité ressemble globalement à une superposition linéaire des refroidissements occasionnés par les mesures de végétalisation appliquées seules, avec une réduction de température moyenne de 0,5 °C et maximale de 2,0 °C. Ces effets ne se produisent qu'à proximité de la verdure installée, soit à quelques mètres. Lorsqu’il n’est pas possible ou souhaitable de planter des arbres d’alignement de part et d’autre de la voirie, mieux vaut privilégier si possible une implantation côté nord de la rue (dans une rue orientée est-ouest) car les bâtiments du côté sud fournissent déjà de l’ombre au niveau de la rue aux heures les plus chaudes de la journée.

Seul un réseau dense et étendu d’espaces verts et d’espaces végétalisés peut contribuer à une baisse significative de la température de l’air à l’échelle de la ville 

Pour améliorer le confort thermique des usagers des espaces urbains, il est nécessaire de multiplier, dans l’ensemble de la ville, des petits espaces verts – si possible ombragés -  et de les connecter entre eux au maximum.  Plus le réseau d’espaces verts sera dense et plus les superficies d’espaces verts seront étendues, plus l’impact du refroidissement sera significatif et pourra se faire sentir à grande échelle.
La localisation des espaces verts joue également un rôle important. Des espaces verts aménagés au vent de la ville permettent au vent de répartir l’air frais dans la ville. Certains axes verdurisés peuvent jouer le rôle « de couloirs climatiques » en connectant la ville avec des zones périphériques plus fraîches. 

La présence d’eau contribue aussi à rafraîchir l’air mais joue peu sur le confort thermique si elle n’est pas accompagnée d’ombrage

La présence d'eau peut également être utilisée pour rendre le climat des villes plus agréable. Plus l'eau s'évapore facilement, plus l'effet de refroidissement sera important. A cet égard, les fontaines et les brumisateurs s’avèrent plus efficaces que de l’eau stagnante (mais soulèvent la question de la consommation d’eau potable et d’énergie). Par exemple, dans le cas d’une fontaine à jet à Tokyo, une réduction de 1 à 2°C de la température de la zone localisée sous le vent a été constatée (Kimoto et al. 1998).  Au niveau des espaces publics, les dispositifs de cheminements d’eau  peuvent avoir un effet rafraîchissant sous réserve qu’ils soient correctement conçus et dimensionnés, en particulier en évitant les eaux peu profondes et stagnantes. A défaut, la chaleur absorbée par l’eau en journée sera lentement libérée dans l'environnement durant la nuit ce qui peut conduire à renforcer localement l’effet d’îlot de chaleur.

Des dispositifs de cheminement d’eau bien dimensionnés peuvent contribuer à rafraîchir l’air 

Source : VITO et WITTEVEEN+BOS 2020

A proximité immédiate des surfaces d'eau, la température de l'air est nettement plus fraîche l'après-midi mais, en raison du rayonnement solaire incident et de l'humidité de l’air plus élevée, les valeurs de l’indice de confort thermique WBGT ne sont pas vraiment inférieures. L’idéal est donc de combiner la présence d’eau avec l’effet d’ombrage de la végétation.

Végétaliser la ville, oui… mais pas n’importe comment

Lors d’un projet de végétalisation de l’espace public, le choix des essences doit tenir compte de nombreux facteurs en lien avec les besoins et contraintes liées aux différentes espèces ainsi qu’avec les bénéfices environnementaux et socio-économiques (ou services écosystémiquesEnsemble des services rendus par les sols à l’environnement et de facto à notre société : fourniture d’eau potable, limitation des inondations, stockage du Carbone atmosphérique, support pour la faune et la flore...)) rendus par celles-ci. 
Du côté des services écosystémiques, il importe de prendre en considération des éléments tels que la contribution à la biodiversitéDiversité d'espèces vivantes, capables de se maintenir et de se reproduire spontanément (faune et flore). (avec notamment la question des espèces indigènes et exotiques), la qualité de l’ombrage, le potentiel de rafraîchissement, la capacité de réduire localement la pollution de l’air et/ou les nuisances sonores (voir focus « Végétaliser pour réduire l’exposition locale à la pollution de l’air : des solutions basées sur la nature »  et « Végétaliser pour réduire localement l’exposition au bruit : des solutions fondées sur la nature »), la capacité de protéger du vent, l’intérêt paysager ou patrimonial, la production de fruits comestibles ou encore, le stockage de dioxyde de carbone. 
Les contraintes et besoins à analyser sont notamment les risques allergiques liés à certains pollens, les racines potentiellement intrusives dans les réseaux souterrains ou susceptibles de déformer les revêtements de surface, les dimensions de l’arbre à l’âge adulte, la rapidité de croissance et la longévité de l’arbre, l’adaptation au climat local actuel mais aussi aux évolutions climatiques attendues (résistance au stress hydriqueLe stress hydrique est une situation critique qui surgit lorsque les ressources en eau disponibles sont inférieures à la demande en eau. et thermique en particulier), les besoins en eau et sol, les risques de chute de branches ou de fruits, le dépôt de miellats, les exigences en terme de gestion, la sensibilité aux maladies et espèces nuisibles, aux polluants, aux sels de déneigement, etc. 

Ces nombreux facteurs doivent être modulés en fonction du contexte urbain et des usages attendus du lieu d’implantation.
Les choix en termes de végétation peuvent impliquer des enjeux contradictoires. Par exemple, les végétaux les plus résistants à la sécheresseLa sécheresse est un phénomène naturel où la disponibilité de l'eau diminue en raison du manque de précipitations, ce qui - à terme - peut engendrer une pénurie d’eau. A ne pas confondre avec ‘vague de chaleur’ et ‘canicule’ même si celles-ci ont un impact sur les disponibilités en eau (augmentation de la demande). ont souvent une surface foliaire réduite et une physiologie limitant leur transpiration avec comme conséquence un impact rafraîchissant moindre.  Le choix et la combinaison des plantations doivent donc faire l’objet d’une réflexion spécifique à chaque projet.   

De manière générale, les espèces feuillues sont préférables aux conifères car en perdant leurs feuilles en hiver, elles entravent moins la ventilation de l’air et l’obstruction à la dilution des polluants et permettent au soleil de chauffer la rue et les bâtiments adjacents.

Un enjeu essentiel est de concilier préservation des ressources en eau et végétalisation massive des villes

Avec le réchauffement climatique, on assiste de plus en plus à la nécessité d’arroser certaines plantations en période estivale, y compris sous nos latitudes, alors que les ressources en eau sont parfois mises sous pression.  Par ailleurs, comme explicité précédemment, l’effet rafraichissant de la végétation repose sur l’évapotranspirationL’eau de pluie est retenue au niveau du sol puis s’évapore vers l’atmosphère. La présence de plantes amplifie/augmente fortement ce phénomène., qui nécessite la présence d’eau dans le sol, ainsi que sur la formation d’ombrage, liée à la densité du feuillage elle-même liée en partie à l’absence de stress hydrique. 
Outre le choix des essences et le recours éventuel à des méthodes d’irrigation économes en eau, la réponse à l’enjeu de l’approvisionnement des plantations en eau s’inscrit dans celui, plus vaste, de la gestion de l’eau dans la ville avec notamment les projets de désimperméabilisation des sols, de mise en valeur de l’eau dans l’espace urbain, de récupération et gestion  des eaux de pluie là où elles tombent ou, tout simplement, de gestion intégrée des eaux pluviales.  
De manière générale, pour éviter ou limiter le stress hydrique des arbres et autres plantations, il faut veiller à ne pas empêcher l’eau de ruissellement d’atteindre les espaces végétalisés. Cela passe par la désimperméabilisation de certaines zones de  voiries -  en particulier, de parking - ou encore, par l’utilisation de revêtements semi-perméables. Une attention particulière doit toutefois être accordée à la qualité des eaux de ruissellement infiltrées et aux risques de pollution des nappes (hydrocarburesCe sont des composés organiques liquides constitués de carbone et d’hydrogène dérivés du pétrole. Le mazout, l’essence et d’autres types d’huiles minérales en font partie. Ces huiles ont la particularité d’avoir une faible densité. Lorsqu’elles s’infiltrent dans le sol, elles peuvent atteindre l’eau souterraine et y former une couche flottante., métaux lourdsNom générique d'un groupe de métaux de densité relativement élevée, tels que le plomb, le mercure, le zinc et le cadmium. Ces métaux sont présents naturellement dans l'environnement et sont même nécessaires à certains processus naturels. Ils sont toutefois nocifs en concentrations élevées. Les principales sources de métaux lourds sont l'industrie non ferreuse, la combustion de combustibles fossiles, l'incinération de déchets et le trafic., etc.). Pour éviter une contamination potentielle, il peut s’avérer nécessaire de mettre en place des systèmes de phytoépuration, voire des solutions permettant uniquement l’évapotranspiration des eaux sans infiltration.
Il peut aussi être recommandé d’adapter, en termes de volume et de porosité, les fosses de plantation des arbres de manière à améliorer le stockage des eaux de ruissellement. Lorsque l’espace dans le sol est limité (présence de constructions ou d’impétrants), une alternative moins invasive dans le sol est d’implanter des fosses d’eau pluviale au pied des arbres où les eaux sont acheminées par ruissellement. Cette eau sert ensuite à l’alimentation des arbres et sera évacuée par évapotranspiration et infiltration dans le sol. Des systèmes d’alimentation des arbres par drainage des surfaces environnantes peuvent aussi être mis en œuvre  (pour plus d’information voir infofiche sur les arbres de pluie ). 

Pour les cas étudiés en Région bruxelloise, l’application de solutions fondées sur la nature de grande ampleur pourrait réduire localement de 0,5 à 2,5°C (indice WBGT) la température de l’air

Afin d’estimer, en première approche, le potentiel théorique de solutions fondées sur la nature pour réduire localement l’exposition des usagers de l’espace public à la pollution de l’air et aux nuisances sonores ainsi qu’aux chaleurs excessives, 4 zones bruxelloises représentatives de différentes configurations spatiales ont été étudiées. 
Pour chacun de ces cas, un scénario minimaliste (mesures de végétalisation compatibles avec une conservation des infrastructures de mobilité existantes) ainsi qu’un scénario maximaliste (mesures de végétalisation impliquant une emprise spatiale significative) ont été étudiés.

Principales solutions fondées sur le nature envisagées pour améliorer localement le confort thermique des usagers de l’espace public 

Source : VITO et WITTEVEEN+BOS 2020

Il en ressort que, pour les cas étudiés, le recours à une végétalisation importante de l’espace public permettrait une réduction locale de l'indice de température au thermomètre-globe mouillé comprise entre 0,5 à 2,5°C (indice WBGT). Cette baisse suffit généralement pour permettre aux valeurs de stress thermique mesurées par temps chaud de descendre en dessous du seuil où les problèmes de santé deviennent apparents.
Comme explicité ci-dessus, chaque projet de végétalisation doit faire l’objet d’un examen spécifique afin d’optimiser l’effet rafraîchissant tout en tenant compte des autres bénéfices écosystémiques attendus et des contraintes du site. 

Végétaliser pour réduire localement l’exposition à la pollution de l’air : des solutions basées sur la nature

Focus - Actualisation : octobre 2021

Selon diverses études, la présence de végétation pourrait réduire, en moyenne, la contribution des émissions locales aux concentrations de polluants de 15 à 20 %. Pour la Région bruxelloise, l’étude de scénarios de végétalisation appliqués à 4 zones critiques en terme de pollution de l’air, a permis d’estimer un impact sur les concentrations locales de dioxydes d’azote (NO₂) de 5 à 10% lors de la mise en œuvre de mesures de grande ampleur. Cet effet est principalement dû à l'influence de la végétation sur les flux d'air (effet aérodynamique) et, dans une moindre mesure, à l'effet filtrant. Dans un contexte urbain, les mesures de végétalisation à elles seules ne permettent généralement pas de réduire la pollution de l’air de manière significative, le principal levier restant la réduction des émissions de polluants à la source.

Une étude pour mieux comprendre l’impact de la végétalisation des espaces urbains sur l’exposition des citadins à la pollution de l’air

Il existe aujourd’hui une conscience croissante de la nécessité et de l’urgence de végétaliser les villes. Outre le fait qu’elle constitue un élément important de la qualité de vie des citadins, la nature en ville remplit en effet de nombreuses autres fonctions notamment en matière de régulation des écosystèmes. 
Plusieurs plans bruxellois comportent des mesures visant à accroître la présence de végétation dans l’espace urbain afin de bénéficier de divers services (ou bénéfices) écosystémiques (voir focus « Végétaliser pour refroidir les espaces urbains  »).  Parmi les services attendus figure l’assainissementTraitement de la pollution affectant un site (sol, eau) afin de le remettre dans son état initial ou du moins atteindre des valeurs fixées légalement. de l’air qui est évoqué par les plans Nature et Air-Climat-Energie (2016 et 2023) ainsi que par le plan régional de développement durableMode de développement qui répond aux besoins du présent sans compromettre la capacité des générations futures de répondre à leurs propres besoins. Il s'agit donc d une démarche qui vise à assurer la continuité dans le temps du développement économique et social, dans le respect de l'environnement, et sans compromettre les ressources naturelles indispensables à l'activité humaine. (2018). 
Les mécanismes à la base de l’impact de la végétation sur la qualité de l’air sont néanmoins complexes et leurs effets réels, en milieu urbain, généralement peu connus.  

C’est dans ce cadre qu’une étude visant à synthétiser les connaissances scientifiques concernant l’impact de la végétation urbaine sur l’exposition des citadins aux polluants atmosphériques, au bruit et aux fortes chaleurs a été effectuée en 2020 à la demande de Bruxelles Environnement.

Le but de cette étude est d’objectiver le potentiel  de la végétation pour réduire, localement- et en milieu extérieur, des problèmes de qualité de l’air, de bruit ou de chaleur ressentie et de disposer de recommandations générales concernant la mise en œuvre de ces solutions, qualifiées de solutions fondées sur la nature (ou nature-based solutions), au niveau bruxellois.

Ce focus explicite la façon dont la présence de végétation peut influencer localement la qualité de l’air.  Son contenu se fonde en grande partie sur les résultats de l’étude précitée (VITO et WITTEVEEN+BOS 2020).  L’impact de la végétalisation des espaces publics sur l’exposition au bruit et à l’exposition aux fortes chaleurs fait l’objet de deux autres focus.

Un effet filtrant et absorbant de la végétation sur la pollution de l’air

La végétation participe à la purification de l’air via trois mécanismes distincts : 

La déposition des polluants particulaires sur les feuilles et les branches

Parmi les polluants atmosphériques les plus néfastes pour la santé figurent les particules fines en suspension dans l'air. Celles-ci entrent en contact avec des feuilles et des branches, s'y déposent et sont ensuite emportées au sol par la pluie ou la chute des feuilles, voire remises en suspension par le vent. 
L’importance de ce dépôt croît avec la surface des feuilles et des branches des végétaux.

L’adsorption de polluants lipophiles dans les cires de la cuticule des feuilles

Les polluants tels que les polychlorobiphényles (PCB) et les dioxines (polluants organiques persistants) ont la propriété d'être solubles dans un corps gras. La cuticule, couche de cire présente à la surface des feuilles, est donc en mesure de les fixer (ou adsorber). A cet égard, les feuilles munies d'une cuticule épaisse comme les épines des conifères sont plus efficaces.
Notons que de par leurs propriétés physicochimiques, les sols peuvent également piéger les polluants présents en solution. Par ailleurs, les polluants dissous dans l’eau du sol peuvent être absorbés par les racines des plantes. 

La pénétration de polluants par les stomates 

Les stomates, minuscules ouvertures à la surface des feuilles, assurent les échanges gazeux entre la plante et l’air ambiant.  Ces échanges de dioxyde de carbone (CO₂), d’oxygène (O₂) et de vapeur d’eau (H₂O) (essentiellement) sont nécessaires aux processus de photosynthèse, de respiration et de transpiration des végétaux. Via ces stomates, les feuilles peuvent également absorber, par diffusion, des polluants de petites tailles tels que l'ozone (O₃), les oxydes d'azote (NO et NO₂), les oxydes de soufre (SO et SO₂), des composés organiques volatils (COV) ou encore, le monoxyde de carbone (CO).  
L’importance de l’absorption par les stomates est un phénomène complexe lié à de nombreux facteurs dont :  

• Les caractéristiques physiologiques de la plante : densité de stomates, mécanismes de régulation en cas de sécheresseLa sécheresse est un phénomène naturel où la disponibilité de l'eau diminue en raison du manque de précipitations, ce qui - à terme - peut engendrer une pénurie d’eau. A ne pas confondre avec ‘vague de chaleur’ et ‘canicule’ même si celles-ci ont un impact sur les disponibilités en eau (augmentation de la demande)., etc. ; 
• Les stimuli de l’environnement : sécheresse, lumière, concentration en dioxyde de carbone, etc.  

La contribution de la végétation au filtrage et à l’absorption des polluants dépend notamment du type de végétation, de l’espèce et des polluants

De manière générale, les arbres sont les végétaux les plus efficaces à cet égard, suivis respectivement par les arbustes et les plantes herbacées. 
Les conifères sont généralement plus efficaces en ce qui concerne la filtration des particules polluantes (plus grande surface d’interaction) et l’adsorption de composés organiques volatils. Ils sont également efficaces toute l’année puisqu’ils ne perdent pas leurs feuilles en hiver, à quelques exceptions près.
Durant la saison de végétation, les arbres à feuilles caduques obtiennent quant à eux de meilleurs résultats que les conifères pour l’absorption de polluants gazeux (NO₂ et O₃ notamment).  Pour les feuillus, le dépôt est lié à l’importance de la surface foliaire mais aussi aux caractéristiques des feuilles : en particulier, les feuilles rugueuses, poilues et collantes sont bien adaptées pour capturer les particules de particules fines.

Plus on s'éloigne de la végétation, plus l'impact diminue et ce, de manière exponentielle (Baldauf et al, 2008 ; Lefebvre & Vranckx, 2013). 

Mais c’est surtout en déviant l’air pollué qu’un écran végétal peut réduire localement la pollution… 

En créant un obstacle, la végétation - et en particulier les arbres - a une influence locale importante sur l'écoulement de l'air (vitesse, direction, turbulence). Lorsque la végétation se situe entre les sources d’émissions polluantes et le récepteur, l’écran végétal dévie l’air pollué vers des couches d’air plus élevées où il se dilue.
Diverses études de cas ont permis aux auteurs de l’étude d’estimer que la présence de végétation peut réduire en moyenne la contribution des émissions locales aux concentrations de polluants de 15 à 20 %. Cet effet est principalement dû à l'influence de la végétation sur le flux d'air (effet aérodynamique) et, dans une moindre mesure, à l'effet de filtrage décrit précédemment. Il est d’autant plus important que la végétation est située à proximité immédiate de la source de pollution et est limité spatialement. 

Présence d’une haie entre le trafic routier et les piétons : effet sur les concentrations locales de polluants 

… mais un dôme végétal peut aussi augmenter la pollution en piégeant les polluants émis par le trafic  

Présence d’arbres dans une rue canyon : effet sur les concentrations locales de polluants

C’est surtout dans les rues canyons à forte circulation que des alignements d’arbres au feuillage dense sont susceptibles d’entraver la circulation de l’air et de provoquer localement une augmentation des concentrations de polluants.

Selon l’étude précitée, cette augmentation de la contamination s'élève généralement à 15 % en moyenne, avec des variations fonction de la configuration de la rue canyon et de la direction du vent.  L’implantation des arbres doit permettre d’éviter que la canopée ne bloque la pollution au sol par exemple, en laissant un espacement entre les couronnes d’arbres ou en implantant qu’une rangée d’arbres plutôt que deux pour éviter la formation d’un dôme végétal bloquant les polluants émis par le trafic. 
Dans la mesure où les façades sous le vent concentrent davantage les polluants (voir focus sur La cartographie du black carbon en Région bruxelloise), il faut particulièrement veiller à ce que l’air puisse circuler de ce côté de la voirie.  L’aménagement doit aussi privilégier la plantation d’arbres à feuilles caduques afin d’assurer une meilleure ventilation ainsi qu’un meilleur ensoleillement au sol en hiver. Dans les rues canyons, les murs végétalisés peuvent aussi contribuer à réduire la pollution de l’air. 

Le cas particulier de l’ozone

L'ozone est un oxydant puissant qui peut causer de graves problèmes sanitaires s'il est présent en quantité anormalement élevée à proximité du sol (ozone troposphériquePrésent en basse altitude dans la troposphère, l'ozone se forme par liaison chimique en présence de rayons solaires. Il peut causer de graves problèmes au niveau des yeux, du nez et des voies respiratoires chez les humains et chez les animaux. Il peut altérer les cultures et les forêts, et dégrader de nombreux matériaux.). Il a aussi un effet toxique sur la végétation, tant au niveau des cellules des feuilles (dégâts foliaires sous forme de taches ou nécroses) que sur la croissance elle-même ou la productivité des cultures.
Le lien entre végétation et pollution par l’ozone (O₃) s’avère particulièrement complexe dans la mesure où les plantes contribuent à la fois à augmenter et à réduire les quantités d’ozone présentes à leur proximité. Différents mécanismes, dont l’intensité varie en fonction de nombreux facteurs (ensoleillement et températures entre autres), entrent en jeu : 

• Absorption directe d’ozone (O₃) via les stomates ;
• Absorption de dioxyde d’azote (NO₂) via les stomates : la réduction des concentrations en NO₂ de l’air ambiant se traduit par une diminution de la formation d’ozone (voir  fiche documentée sur l’ozone) ;
• Réduction de la température de l’air en période de forte chaleur liée à la présence de végétation (voir focus sur l’impact de la végétation sur le refroidissement des espaces urbains) entraînant également une diminution de la formation d’ozone (idem) ;
• Emission de composés organiques volatiles (COV) par les plantes via les stomates : l’augmentation des concentrations en COV de l’air ambiant se traduit par une augmentation de la formation d’ozone en présence de niveaux élevés de NOX  (idem).

Lors de fortes chaleurs, les plantes émettent en effet des COV, tels que par exemple les terpènes, qui sont des gaz intervenant dans la formation de l’ozone ainsi que de certaines particules fines sous certaines conditions. C’est pourquoi, il peut être souhaitable d’éviter de planter certaines essences particulièrement émettrices de COV en trop grandes quantités pour ne pas augmenter les niveaux d’ozone en période estivale.  Notons que ces terpènes ne sont pas intrinsèquement polluants : c’est suite à la présence de niveaux élevés de NOX, polluants émis par les processus industriels et les transports, que ces COV très réactifs entraînent des réactions chimiques se traduisant par la formation d’ozone.

De nombreux facteurs à prendre en compte pour améliorer localement la qualité de l’air via la végétalisation des espaces publics

Il ressort de ce qui précède que lors de la plantation d’arbres dans l’espace urbain, il importe de prendre en considération de nombreux facteurs afin d’optimaliser les effets positifs des arbres sur la qualité de l’air et d’en limiter les impacts négatifs.
Concernant le choix des essences, rappelons que toutes les espèces d’arbres n’ont pas un impact équivalent sur la filtration et l’absorption de divers polluants et que certaines essences émettent davantage de COV ou sont allergènes.  De manière générale, il convient de privilégier un mélange de différentes essences afin de capter un large spectre de polluants. 
Outre le choix des essences, la façon dont sont plantés les arbres ainsi que leur structure constituent aussi des éléments importants :

• Comme explicité ci-dessus, dans une rue type canyon, les arbres ne doivent pas entraver la circulation de l’air et être plantés de préférence du côté au vent ;
• Un écran végétal dense situé entre les sources d’émissions polluantes et les usagers de l’espace public peut dévier une partie significative des flux d’air pollué vers des couches d’air plus élevées et réduire ainsi l’exposition des citadins aux polluants locaux ;
• L’effet filtrant nécessite un contact entre les polluants et les feuilles.  Au niveau d’une voirie, la couronne des arbres doit donc ne pas être trop dense pour laisser circuler l’air à travers le feuillage ;
• Si les rangées d’arbres le long des rues filtrent l’air, elles peuvent aussi être à l’origine d’un effet aérodynamique qui réduit la vitesse du vent (effet « tunnel de verdure »), ce qui peut augmenter localement les concentrations de polluants provenant des gaz d’échappement. Cet effet peut être en partie évité en privilégiant une plantation au feuillage pas trop dense ;
• Pour avoir un effet d’écran effectif à différentes hauteurs, il convient de combiner plantations d’arbres, d’arbustes et de plantes herbacées ;
• Lorsque c’est possible, il est plus efficace de privilégier la plantation des arbres en rangées perpendiculaires à la direction dans laquelle arrive l’air pollué ;
• En l’absence de feuilles (période hivernale entre autres), les arbres à branchage dense interceptent davantage de particules que les arbres peu fournis en branches ;
• A proximité de lieux concentrant plus de personnes sensibles (écoles, hôpitaux, maisons de repos, etc.), il est particulièrement intéressant de planter massivement des arbres et arbustes tout en évitant  la concentration d’arbres à fort potentiel allergisant ou émettant beaucoup de COV ;
• A nombre de plantations égales, celles-ci seront d’autant plus bénéfiques qu’elles se feront dans des zones fortement habitées/fréquentées.

A titre illustratif, quelques exemples sont fournis ci-dessous pour une rue bordée de maisons deux façades :

Exemples d’aménagements de l’espace urbain prenant en compte l’impact de la végétation sur l’exposition locale des citadins à la pollution de l’air 

Source : VITO et WITTEVEEN+BOS 2020

Pour les cas étudiés, l’application de solutions fondées sur la nature de grande ampleur pourrait réduire de 5 à 10% les concentrations locales de NO₂

Afin d’estimer, en première approche, le potentiel théorique de solutions fondées sur la nature pour réduire localement l’exposition des usagers de l’espace public à la pollution de l’air et aux nuisances sonores ainsi qu’aux chaleurs excessives, 4 zones bruxelloises représentatives de différentes configurations spatiales ont été étudiées. 
Pour chacun de ces cas, un scénario minimaliste (mesures de végétalisation compatibles avec une conservation des infrastructures de mobilité existantes) ainsi qu’un scénario maximaliste (mesures de végétalisation impliquant une emprise spatiale significative) ont été étudiés. Ces 2 scénarios ont également été comparés à un scénario de réduction de 50% du trafic motorisé (à infrastructures et végétalisation inchangées).

Principales solutions fondées sur la nature envisagées pour réduire localement l’exposition des usagers de l’espace public à la pollution de l’air

Source : VITO et WITTEVEEN+BOS 2020  

Il en ressort que, pour les cas étudiés, les scénarios maximalistes permettraient une réduction de l’ordre de 5 à 10% des concentrations locales de NO₂. Notons que la réduction de 10% est associée à une mesure combinant végétalisation et infrastructure « dure »  (placement d’un écran végétalisé de 4 à 6 mètres de hauteur déviant l’air pollué en sortie d’un tunnel). 
Néanmoins, bien que ces réductions soient significatives, cette étude concoure à montrer que les solutions fondées sur la nature sont généralement insuffisantes pour réduire significativement la pollution atmosphérique et sont toujours subordonnées à des mesures visant à réduire les émissions de polluants à la source, en particulier via une réduction significative du trafic motorisé.

En résumé
L’impact de la végétation sur la réduction de la pollution locale dépend de nombreux facteurs : nature des polluants, espèce et type de végétation, conditions météorologiques ou encore, implantation de la végétation par rapport à la source locale de pollution.  La végétation peut aussi être source d’allergènes et de précurseurs de la formation d’ozone et d’aérosols polluants. Par ailleurs, dans des rues étroites où le trafic est important, le dôme des arbres peut freiner l’évacuation et la dilution des polluants et donc dégrader localement la qualité de l’air. Ces différents éléments doivent dès lors être pris en compte, parmi d’autres, lors de la conception de projets de végétalisation des espaces publics .

Végétaliser pour réduire localement l’exposition au bruit : des solutions fondées sur la nature

Focus – Actualisation : novembre 2021

La présence de végétation peut, sous certaines conditions, contribuer à atténuer les niveaux de bruit en déviant et en absorbant les ondes sonores. Les arbres et les haies sont les dispositifs végétaux les plus efficaces pour interagir avec les ondes sonores et ce, d’autant plus qu’ils forment une bande profonde et dense. D'autres solutions végétalisées peuvent néanmoins également y contribuer. Dans le cadre d’une étude de cas appliquée à 4 zones critiques de la Région bruxelloise, le gain acoustique maximal qui a pu être obtenu à l’échelle micro-locale à partir de solutions fondées sur la nature a été estimé à environ 5 décibels (dB(A)). Découvrez comment…

Une étude pour mieux comprendre l’impact de la végétalisation des espaces urbains sur l’exposition des citadins au bruit

La présence d’espaces verts et bleus constitue un élément important de la qualité de vie en milieu urbain. Outre une amélioration du cadre de vie, la nature en ville apporte de nombreux autres bénéfices ou « services écosystémiquesEnsemble des services rendus par les sols à l’environnement et de facto à notre société : fourniture d’eau potable, limitation des inondations, stockage du Carbone atmosphérique, support pour la faune et la flore...) » dont, entre autres, un support à la biodiversitéDiversité d'espèces vivantes, capables de se maintenir et de se reproduire spontanément (faune et flore)., la régulation du cycle de l’eau et du climat, la modération des conditions météorologiques extrêmes ou encore, une réduction locale de la pollution de l’air (voir focus « Végétaliser pour refroidir les espaces urbains » et « Végétaliser pour réduire localement l’exposition à la pollution de l’air » ).
Parmi les services écosystémiques attribués à la végétation urbaine figure la réduction du bruit ambiant, enjeu environnemental important en termes de santé publique des citadins. Le plan de prévention et de lutte contre le bruit et les vibrations (Quiet.Brussels), adopté en février 2019, comprend notamment des mesures visant à préserver, améliorer et créer des "zones de confort acoustique". Celles-ci correspondent à des zones dont au moins la moitié de la superficie a des niveaux sonores inférieurs à un seuil déterminé (Lden55dB(A)) et se localisent notamment au niveau des parcs et espaces verts. Le recours aux murs ou merlons (levées de terre) végétalisés figure parmi les actions préconisées. La création de zones calmes et de confort sur le territoire bruxellois, notamment au niveau des espaces publics, constitue aussi un objectif du plan régional de développement durableMode de développement qui répond aux besoins du présent sans compromettre la capacité des générations futures de répondre à leurs propres besoins. Il s'agit donc d une démarche qui vise à assurer la continuité dans le temps du développement économique et social, dans le respect de l'environnement, et sans compromettre les ressources naturelles indispensables à l'activité humaine. (Stratégie 6. Préserver et améliorer le patrimoine naturel régional, chapitre sur la limitation des nuisances environnementales).

Une étude visant à synthétiser les connaissances scientifiques concernant l’impact de la végétation urbaine sur l’exposition des citadins aux polluants atmosphériques, au bruit et aux fortes chaleurs a été effectuée en 2020 à la demande de Bruxelles Environnement.

Le but de cette étude est d’objectiver le potentiel  de la végétation pour réduire, localement  et en milieu extérieur, des problèmes de qualité de l’air, de bruit ou de chaleur ressentie et de disposer de recommandations générales concernant la mise en œuvre de ces solutions, qualifiées de  solutions fondées sur la nature (ou nature-based solutions), au niveau bruxellois.

Ce focus traite du lien entre végétation et exposition des usagers des espaces publics aux nuisances sonores. Son contenu se fonde en grande partie sur les résultats de l’étude précitée (VITO et WITTEVEEN+BOS 2020). L’impact de la végétalisation des espaces publics sur l’exposition aux fortes chaleurs et à la pollution atmosphérique fait l’objet de deux autres focus. 

Par ailleurs, la présence de végétation peut aussi influencer de manière positive l’appréciation de l’ambiance sonore d’un lieu.  Outre l’impact psychologique de la verdure, celle-ci peut s’accompagner de bruits de feuillages, de chants ou de cris d’oiseaux ou, encore de bruit d’eau perçus le plus souvent comme agréables. 

L’influence du sol, de la couverture de sol et des surfaces d’eau 

Un sol recouvert d’une végétation sera généralement plus poreux ce qui le rend acoustiquement plus absorbant. La présence de cette végétation entraîne également une plus grande interaction des ondes avec le sol de sorte qu'une plus grande partie du son sera absorbée.
Dans certaines configurations telles que des cours ou places urbaines, les surfaces au sol végétalisées permettent d’apporter une diminution de bruit de 2 à 4 dB(A) par rapport aux mêmes surfaces mais qui seraient revêtues de matériaux réfléchissants tels que des dalles ou de l’asphalte (ADEME 2017).

En milieu urbain, ces résultats sont également applicables aux voies de trams ainsi qu’aux voies ferrées. 
Cet effet est cependant réduit, voire négatif, si le sol est humide (l’eau empêche la pénétration du son), notamment en cas d’arrosage. De même, en réfléchissant totalement les ondes sonores, les plans d’eau n’apportent pas d’amélioration acoustique.
Notons que la présence de fontaines, jets ou chutes d’eau peut générer un son permettant de masquer un bruit perçu comme désagréable  (trafic par exemple) et, de ce fait, améliorer le confort acoustique perçu des usagers de l’espace.

L’influence des arbres 

Troncs, branches, tiges et feuilles des arbres réfléchissent, diffractent et absorbent les ondes sonores. La réduction de bruit apportée par un ensemble d’arbres augmente avec la circonférence des troncs et la densité ainsi qu’avec la profondeur de la plantation (VITO et WITTEVEEN+BOS 2020). L’impact dépend aussi des essences (par ex. caractéristiques de l’écorce), de la hauteur des plantations et des caractéristiques du sol qui absorbe également les ondes sonores. Il est aussi fonction des conditions météorologiques locales (vent, température…), elles-mêmes influencées par la présence d’une bande boisée (Defrance et al. 2019).
Selon l’ADEME (2017), une plantation d’une longueur de l’ordre de 25 mètres le long d’une voirie et d’une profondeur de 75 mètres, avec des arbres de tronc d’environ 16 cm de diamètre et espacés d’un à deux mètres, serait susceptible d’apporter une atténuation supplémentaire du bruit d’environ 7 dB(A) par rapport à un terrain simplement enherbé. Ceci constitue une amélioration très perceptible.  Des mesures effectuées par ailleurs (Defrance et al. 2019) montrent qu’un effet sur le bruit ne serait mesurable qu’à partir d’une bande de forêt profonde d’une vingtaine de mètres.  

Atténuation du bruit avec la distance et la présence d’une bande boisée

Source : Bruxelles Environnement 2021

Pour que l’efficacité acoustique d’une bande boisée soit maximale durant toute l’année, il est préférable de planter des arbres à feuillage persistant.  Ce type d’aménagement, nécessitant une emprise importante au sol, est cependant rarement applicable en milieu urbain dense.
Dans une rue arborée, l’effet diffère fortement selon la position de la personne exposée au bruit (« récepteur ») par rapport à la source sonore et à la configuration spatiale (présence d’éventuels obstacles, phénomènes de réverbération, etc.).  Lorsque ce récepteur est situé sous le couvert des arbres, les nuisances sonores qu’il subit sont légèrement supérieures suite à la réflexion des bruits émis par le trafic sur les troncs et branchages.  Au niveau des étages, l’impact peut s’avérer par contre positif lorsque la masse de la couronne des arbres permet de bloquer une partie du bruit. Cette configuration peut aussi avoir un léger effet positif pour les récepteurs situés dans des rues voisines. 

L’influence des haies et arbustes 

De manière générale, compte tenu de leur contenu en bois plus faible, les arbustes ont un effet limité sur la propagation du bruit routier comparativement à des arbres. Une haie continue, épaisse et dense, peut toutefois engendrer une légère diminution sonore (entre 1 et 3 dBA) pour l’usager situé derrière l’aménagement végétal (Defrance et al. 2019). Cette atténuation résulte cependant en partie de la présence de végétation herbacéeQui a la consistance souple et tendre de l'herbe (opposé à ligneux ou à scarieux). et de terre au pied des buissons. 

L’influence des toitures et façades végétalisées

L’impact d’une toiture végétalisée est très variable selon les substrats accueillant les plantes qui, selon leur porosité, absorbent plus ou moins significativement les ondes sonores. Il dépend également de la forme du toit. Pour qu'une toiture verte soit utile, elle doit interagir avec une part significative des ondes sonores.
De ce fait, une toiture verte sera généralement plus utile dans une configuration type « rue canyon »  que dans des rues avec des maisons 4 façades.

Dans ce dernier cas, le bâtiment lui-même fait écran vis-à-vis des ondes sonores et le bruit se propage principalement autour du bâtiment. Dans une rue type canyon, en raison des nombreuses réflexions et diffraction des ondes sonores sur les façades et dans la partie haute des bâtiments, des niveaux relativement élevés seront encore perçus à l'arrière des maisons. Une toiture végétalisée pourra dans ce genre de contexte urbain et sous certaines conditions, en fonction notamment de la distance source-récepteur et des interactions ondes/toitures, atténuer le bruit en façade et à l’arrière des maisons.  De même, en empêchant la réflexion du son entre les façades côté rue, les façades végétalisées peuvent s’avérer efficaces pour réduire significativement le bruit dans les rues canyons et à l’arrière des bâtiments. C’est surtout le cas si les végétaux sont en pleine terre ou installés sur un substratCouche de terre pour les plantes couvrant toute la façade. La mise en place de ce type de solutions sur des bâtiments existants peut cependant s’avérer compliquée et poser la question de l’approvisionnement en eau. 

Exposition différenciée des façades au bruit de la circulation selon la direction du vent 

Source : VITO et WITTEVEEN+BOS 2020 sur base de Depauw et al. 2018

Dans une rue canyon, en raison des mécanismes physiques de déviation des ondes sonores par le vent, les façades sous le vent sont plus exposées aux bruits émis par le trafic.  De manière générale, il est donc préférable d’installer des aménagements type écran acoustique végétalisé de ce côté de la voirie. 

Les buttes de terre végétalisées sont efficaces pour absorber le bruit routier

Les merlons (ou buttes de terre) constituent des surfaces relativement absorbantes et ce, d’autant plus s’ils sont végétalisés, voire bordés d’arbres et d’arbustes (la hauteur de ceux-ci doit toutefois être inférieure à la partie haute du dispositif selon Defrance et al. 2019). Selon l’ADEME (2017), pour que ces buttes soient aussi efficaces qu’un écran acoustique, elles doivent en général être légèrement plus hautes.  Elles nécessitent en outre une emprise au sol importante pour leur implantation. 

L’application de solutions fondées sur la nature de grande ampleur pourrait réduire localement les niveaux de bruit de maximum 5 décibels pour les cas étudiés

Afin d’estimer, en première approche, le potentiel théorique de solutions fondées sur la nature pour réduire localement l’exposition des usagers de l’espace public à la pollution de l’air et aux nuisances sonores ainsi qu’aux chaleurs excessives, 4 zones bruxelloises représentatives de différentes configurations spatiales ont été étudiées. 
Pour chacun de ces cas, un scénario minimaliste (mesures de végétalisation compatibles avec une conservation des infrastructures de mobilité existantes) ainsi qu’un scénario maximaliste (mesures de végétalisation impliquant une emprise spatiale significative et  des modifications possibles des infrastructures routières) ont été étudiés.

Principales solutions fondées sur la nature envisagées pour réduire localement l’exposition des usagers de l’espace public aux nuisances sonores

Source : VITO et WITTEVEEN+BOS 2020 

En ce qui concerne les 4 cas étudiés, le gain acoustique maximal qui a pu être obtenu à l’échelle micro-locale à partir de solutions fondées sur la nature a été estimé à environ 5 décibels A  (sur base de l’indicateur Lden), avec néanmoins des variations importantes selon la position de l’usager dans l’espace public. Dans ce cas précis, la diminution locale maximale des niveaux de bruit résulte essentiellement de l’implantation d’un écran végétalisé autour de la bouche d’un tunnel accompagnée de la combinaison de végétation haute et basse et d’un accroissement de la distance entre les usagers de l’espace public et le trafic.

A titre indicatif, une baisse des niveaux sonores de 5 dB correspond grosso modo à une réduction par trois d’un trafic dense dans une rue à 2 bandes.  Même si les réductions peuvent être importantes, elles sont toutefois généralement insuffisantes pour diminuer les nuisances sonores en-dessous des valeurs-seuils à partir desquelles des problèmes de santé peuvent apparaître. 
Dans la plupart des cas, pour obtenir un effet comparable à celui obtenu avec des mesures importantes de réduction du bruit à la source, le mieux est de combiner des mesures de végétalisation avec l’implantation d’infrastructures matérielles (par exemple, des murs antibruit végétalisés ou des bâtiments à fonction peu sensible - en termes de bruit - faisant écran aux ondes sonores).

En résumé
La présence de végétation peut, sous certaines conditions, contribuer à atténuer les niveaux de bruit en déviant et en absorbant les ondes sonores. Les effets sont cependant souvent d’ampleur limitée relativement à d’autres actions visant à réduire le bruit. Ils sont également très variables dans l’espace et dépendent de nombreux facteurs. Si l’impact de la végétation sur les niveaux de bruit mesurés est souvent réduit, la présence de nature a aussi un impact positif sur la perception de l’ambiance sonore du site. 
Les  arbres et les haies sont les dispositifs végétaux les plus efficaces pour interagir avec les ondes sonores et ce, d’autant plus qu’ils forment une bande large et dense en matériel ligneux (bois). En général, un effet maximal sera obtenu en combinant la présence de plantes herbacées, d’arbustes et d’arbres. Les ondes sonores sont aussi dispersées et absorbées par les sols naturels poreux qu’elles rencontrent. Les buttes de terres végétalisées ou la végétalisation de voies de tram peuvent constituer des solutions basées sur la nature efficaces pour réduire les nuisances sonores.