Îlot de chaleur

Cartographie de l’îlot de chaleur à Bruxelles

Focus - Actualisation : février 2020

Les températures de l’air sont plus élevées de 3°C en moyenne au centre de la Région qu'à ses alentours ruraux en été. En particulier, ce sont les températures minimales nocturnes qui sont plus élevées. Il y a en outre en moyenne 3 fois plus de périodes de fortes chaleurs dans le centre de Bruxelles qu'en zone rurale. L'ombrage procuré par les arbres densément feuillus, idéalement en combinaison avec des « espaces bleus », permet de créer des îlots de fraicheur… mais de façon très locale seulement.

Quand la chaleur s’abat sur la ville, l’ambiance peut vite y devenir étouffante. Avec son lot de conséquences sur l’environnement et la santé. Suite aux changements climatiques, les épisodes de forte chaleur sont susceptibles de devenir plus fréquents, plus longs et plus intenses (pour plus de détails sur ce sujet, voir le focus Evolution future du climat en Région de Bruxelles-Capitale et adaptations possibles). Par ailleurs, plus qu’à d'autres endroits, les villes sont sujettes aux vagues de chaleur : un phénomène dû à l’effet d' « îlot de chaleur urbain ».

Les îlots de chaleur urbains

Lorsque certaines conditions spécifiques sont réunies, la température de l’air pendant la nuit peut être jusqu’à 10°C plus élevée dans les villes que dans les zones rurales ou forestières avoisinantes, ou par rapport aux températures moyennes régionales. Ce phénomène est connu sous le nom d'îlot de chaleur urbain (ou UHI pour "Urban Heat Island").

Illustration du profil thermique caractéristique d'un îlot de chaleur urbain

D'après Akbari et al. (1992). "Cooling our communities – a guidebook on tree planting and light colored surfacing.", U.S. Environmental Protection Agency, Office of Policy Analysis, Climate Change Division, Berkeley : Lawrence Berkeley Laboratory

La formation et l’intensité d’un UHI dépendent de plusieurs facteurs, à commencer par les conditions météorologiques. Les principales différences de températures entre ville et campagne apparaissent en effet par temps clair, avec peu de vent et sont en général plus marquées pendant la nuit.

Ces îlots de chaleur urbains s’expliquent par le remplacement des sols végétalisés et perméables par des bâtiments et revêtements imperméables. Ainsi, par exemple :

• la réduction de la couverture végétale et la multiplication des murs verticaux augmentent la surface collectant le flux radiatif solaire ;
• l’utilisation de matériaux de couleurs sombres pour les routes et les bâtiments (et donc un albédo plus faible dans les zones urbaines) entraîne une absorption plus importante de l’énergie solaire incidente ;
• les effets de piégeage de rayonnement à l’intérieur des rues-canyons dans le centre de la ville sont à l'origine d'une augmentation de la température dans ces rues : étant donné la structure en trois dimensions de la rue, les rayonnements réfléchis ne sont pas directement émis dans l’atmosphère mais restent coincés à l’intérieur de la rue ; l'orientation et la pente des rues (et l'exposition au soleil et aux vents liée) influencent en outre également l'importance de l'élévation de la température ;
• la capacité de l'environnement direct à abaisser les températures journalières par évaporation ou 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. (eau et plantes) et par ombrage est réduite. 

Ces élévations locales de températures sont en outre également liées aux activités humaines plus concentrées en ville (rejets de gaz de combustion, rejets d’air chaud par les systèmes de climatisation, eaux chaudes circulant dans les égouts, etc.). 

Vagues de chaleur potentiellement meurtrières

Parmi les conditions météorologiques extrêmes, les fortes chaleurs sont les plus meurtrières en Europe. Étant donné leur forte densité de population (à risque), leurs infrastructures et l'activité économique, les villes sont d’autant plus sensibles aux extrêmes climatiques. L’augmentation du nombre de vagues de chaleur liée aux changements climatiques, renforcée par le phénomène « d’îlot de chaleur urbain », est donc susceptible de provoquer un excès de mortalité auprès des habitants de la ville.

Repérer les zones de fraicheur

La Région bruxelloise est une ville qui présente un taux de verdurisationActe volontaire visant à réintroduire de la végétation dans des zones qui en sont dépourvues. sensiblement moindre dans le centre qu'en périphérie. Elle est en outre caractérisée par un taux d'imperméabilisation qui augmente dans le temps (pour plus de détails sur ce sujet, voir le focus Imperméabilisation des sols bruxellois). Comme d'autres villes, elle présente donc les conditions pour développer un îlot de chaleur urbain.

L’étude commanditée en 2017 par Bruxelles Environnement et réalisée par le « Vlaamse Instelling voor Technologisch Onderzoek » (VITO) établit une cartographie des îlots de chaleur et des zones de fraîcheur dans la Région de Bruxelles-Capitale. Le but de cette étude ? Identifier les zones les plus fraîches à préconiser lors des périodes de fortes chaleurs et mettre en évidence les îlots de chaleur, c’est-à-dire les zones les plus à risques où des actions concrètes peuvent être mise en œuvre prioritairement.

3°C de plus, 3 fois plus d’épisodes de fortes chaleurs

Les résultats de l'étude montrent que les températures de l’air sont plus élevées de 3°C en moyenne au centre de la Région de Bruxelles-Capitale qu'à ses alentours ruraux en été (sur la période 1987-2016). Les températures les plus élevées s'observent dans de grandes zones au centre-ville urbanisé. Les températures sont légèrement plus basses au-dessus des eaux et dans les grands parcs.

Ilot de chaleur à Bruxelles : cartographie des températures moyennes à 2 m durant les mois d'été (juin – août) de la période 1987-2016

Source : VITO (2018)
Carte obtenue à l’aide du modèle climatique urbain UrbClim, qui simule le climat local à partir des données des stations météorologiques et des informations détaillées d’affectation des sols, de végétation et de minéralisation, avec une résolution de 100m x 100m

En particulier, ce sont les températures minimales nocturnes qui sont plus élevées, avec des effets néfastes sur le sommeil et la santé des habitants. Ainsi, à 23h (heure à laquelle l'îlot thermique urbain est normalement le plus prononcé), les différences de température entre le centre de la ville et la campagne environnante avoisinent en moyenne 4,5°C sur la même période, une différence considérable.

Il y a en outre en moyenne 3 fois plus de périodes de fortes chaleurs dans le centre de Bruxelles que dans les zones rurales avoisinantes. 

De l’ombre et de l’eau

Une simulation plus détaillée du stress thermique réalisée dans le cadre de cette étude permet d’identifier les îlots de fraicheur : via la "Wet Bulb Globe Temperature" moyenne. Prenant en compte non seulement la température de l’air, mais également, l'exposition aux rayonnements solaires, le vent et l'humidité de l'air qui jouent un rôle sur le stress ressenti dû à la chaleur, ces cartes sont plus adéquates et plus détaillées que celles intégrant la température uniquement. Elles mettent en évidence que l'ombrage procuré par les arbres densément feuillus, idéalement en combinaison avec des « espaces bleus » (étangs, fontaines, cours d’eau, etc.), constitue les conditions les plus efficaces pour réduire le stress causé par la chaleur dans les espaces extérieurs.

Cartographie détaillée de l’ilot de chaleur et des zones de fraîcheur à Bruxelles (sur l'ensemble de la Région, et dans le centre)

Source : VITO (2018), d’après la modélisation de la "Wet Bulb Globe Temperature" moyenne sur toutes les heures d’une journée d’été chaude représentative d’un stress thermique (le 24 août 2016), à partir des données de  température de l’air, de vent et d'humidité de l'air (tels que calculés par le modèle UrbClim), et d'exposition aux rayonnements solaires (simulée à partir des données de végétation et de hauteur de bâtiments), avec une résolution de 2m x 2m 

Multiplier les mesures vertes et bleues

Mais, comme le montre la carte du centre de Bruxelles, l'effet rafraichissant des « espaces verts et bleus » est très local : pas suffisant d'avoir un arbre sur une place pour que toute celle-ci soit rafraîchie. Il est donc nécessaire d'appliquer les mesures « vertes et bleues » à grande échelle et de préférence, les combiner. Pas toujours évident de planter des arbres en ville, mais l'avantage de ce type de mesures c'est qu'elles ont également un effet positif sur la qualité de vie et l'attractivité de la ville (pour plus d’informations sur les avantages de la végétalisation, voir la page Améliorer la ville : des solutions basées sur la nature).