Rapport - Télédétection et Ilots de chaleur urbains

Ilotdechaleur
URBAIN
2014-2015
AhmedElAtari& FoufanaAbou

Ilots de chaleur urbains
2
Rapport
ÎLOTS DE CHALEUR
URBAINS
Encadré par : Mme. Wahbi
Juin 2015

3
Table de matières
Table de Figures ................................................................................................................5
Contexte .............................................................................................................................6
Introduction .......................................................................................................................7
1- Qu’est-ce qu’un ICU? ...........................................................................................7
2- Quand apparaît l’ICU ? ........................................................................................8
Historique des Îlots de chaleur urbains ......................................................................10
Causes...............................................................................................................................12
1- Emission de gaz à effet de serre .....................................................................12
2- Pertes du couvert forestier dans les milieux urbains..................................13
3- Imperméabilité et haut albédos des matériaux...........................................14
4- Propriétés thermiques des matériaux...........................................................16
5- Morphologie urbaine et taille des villes.........................................................17
6- Chaleur Anthropique ........................................................................................19
Impacts et Effets .............................................................................................................20
1- Impacts sur l’environnement ..........................................................................20
i- Détérioration de la qualité de l’air extérieur.............................................20
ii- Détérioration de la qualité de l’air intérieur..............................................20
iii- Hausse de la demande en énergie ..............................................................20
iv- Hausse de la demande en eau potable. .....................................................21
2- Impacts sur la santé..........................................................................................21
Mesures de lutte aux îlots de chaleur urbains...........................................................22
1- Végétation et fraicheur.....................................................................................23
i- Stratégie urbaine de végétalisation ...............................................................24

4
ii- Végétalisation des stationnements.............................................................25
iii- Végétalisation du pourtour des bâtiments................................................26
iv- Murs végétaux................................................................................................26
v- Toits verts........................................................................................................27
2- Infrastructures urbaines durables..................................................................28
i- Bâtiments ...........................................................................................................28
ii- Matériaux réfléchissants ..............................................................................28
iii- Architecture bioclimatique...........................................................................29
3- Gestion durable des eaux pluviales................................................................29
4- Diminution de la chaleur anthropique ..........................................................30
5- Créer des ilots de fraicheur .............................................................................30
L’apport de la télédétection optique à ICU .................................................................33
1- La température de l’air et du sol.....................................................................33
2- La distance par rapport à l’eau .......................................................................33
3- L’indice d’imperméabilité des surfaces (IS) ...................................................34
4- L’indice de végétation normalisé ....................................................................34
Conclusion........................................................................................................................36
Bibliographie....................................................................................................................37
Webographie ...................................................................................................................37

5
Table de Figures
FIGURE 1 - ÎLOTS DE CHALEUR URBAINS..............................................................................................7
FIGURE 2 - TEMPERATURE MOYENNES DE 1995 A 2004 EN ILE-DE-FRANCE........................................8
FIGURE 3 : QUAND APPARAISSENT LES ICU ? .......................................................................................9
FIGURE 4 - QUAND APPARAISSENT LES ICU ?.....................................................................................11
FIGURE 5 - EMISSIONS DE GES DU TERRITOIRE REGIONAL PAR SECTEUR EN 2008 ..........................12
FIGURE 6 - VUES AERIENNES DES CHAMPS-DE-MARS PRISES LE 2 AOUT 2011..................................13
FIGURE 7 - BASSIN DE L’ARSENAL, LE 1ER AOUT 2011 A 20H.............................................................15
FIGURE 8 - COMPARAISON DE DEUX REVETEMENTS DE TROTTOIR..................................................15
FIGURE 9 - SIGNATURE RADIATIVE NOCTURNE D’UNE COMPOSITION DE REVETEMENT DE SOL ...15
FIGURE 10 - QUELQUES TOITURES......................................................................................................16
FIGURE 11 - FACTEUR DE VUE DU CIEL...............................................................................................17
FIGURE 12 - COMPORTEMENT CLIMATIQUE DES 2 FORMES URBAINES EN HIVER...........................18
FIGURE 13 - LE «FACTEUR DE VUE DU CIEL» (SVF)..............................................................................18
FIGURE 14 - CLIMATISEUR D’UN COMMERCE REJETANT DE L’AIR CHAUD DANS L’ATMOSPHERE ...19
FIGURE 15 - BRANCHEMENT DE CHAUFFAGE URBAIN ......................................................................19
FIGURE 16 : LA VEGETATION ET ICU....................................................................................................23
FIGURE 17 : LA VEGETATION SUR LES AXES DE TRANSPORT..............................................................24
FIGURE 18 - LA VEGETATION SUR LES TERRAINS PUBLICS.................................................................25
FIGURE 19 - LA VEGETATION SUR LES TERRAINS PRIVES ...................................................................25
FIGURE 20 - LA CHALEUR ANTHROPIQUE...........................................................................................30
FIGURE 21 - ARROSAGE DE L’ESPACE PUBLIC .....................................................................................31
FIGURE 22 - BRUMISATION.................................................................................................................32

6
Contexte
epuis quelques décennies, on ne peut plus nier la réalité des changements
climatiques à l’échelle mondiale. La hausse constante de la température
(observée et projetée) ainsi que la présence de périodes de températures
extrêmes, en particulier en été, accentueront vraisemblablement un problème déjà
connu : l’effet des îlots de chaleur urbains.
Il devient donc urgent de mettre en place des mesures pour lutter contre les effets
nocifs de ces îlots de chaleur en milieu urbain et minimiser leurs impacts. Une gestion
efficace de la végétation et de l’eau en milieu urbain, créant des zones de fraîcheur
urbaines est l’une des principales solutions à ce problème.
L’élaboration d’un outil permettant de localiser les îlots de chaleur et les îlots de
fraîcheur, devient très pertinente pour la lutte aux effets des îlots de chaleur, en plus
d’être un appui à l’aménagement urbain axé sur la qualité de vie de ses habitants.
C’est dans ce contexte que Mme.Wahbi nous a proposé de réaliser une recherche sur
les causes, les effets, les solutions ainsi que l’application de la télédétection optique pour
la localisation des ilots de chaleurs urbains.
D

7
Introduction
1- Qu’est-ce qu’un ICU?
L’expression ICU « îlots de chaleur urbains » signifie la différence de température
observée entre les milieux urbains et les zones rurales environnantes. Les observations
ont démontré que les températures des centres urbains peuvent atteindre jusqu’à 12 °C
de plus que les régions limitrophes (Fig. 1).
En fait, ils existent Trois types d’îlots de chaleur urbains sont distingués dans la littérature,
soit :
 Les îlots de chaleur à la surface du sol : grâce à des lectures de rayons
infrarouges émis et réfléchis par les surfaces, il est possible de déceler les
endroits d’une ville où les surfaces sont les plus chaudes;
 Les îlots de chaleur de la canopée urbaine : qui est la couche d’air comprise
entre le sol et la cime des arbres, ou des toitures des bâtiments, où l’essentiel
de l’activité humaine se déroule;
 Les îlots de chaleur de la couche limite urbaine : située au-dessus de la
couche de la canopée. Les îlots de chaleur de la canopée urbaine et de la
couche limite urbaine font référence à la température de l’air ;
Figure 1 - Îlots de chaleur urbains

8
De façon plus générale, l’intensité des îlots de chaleur change sur une base quotidienne
et saisonnière en fonction des conditions météorologiques (p. ex., température, vent) et
des activités humaines (p. ex., la chaleur émise par les industries, les véhicules moteurs).
2- Quand apparaît l’ICU ?
L’ICU est un phénomène épisodique. Il n’est pas présent tout au long de l’année, son
apparition nécessite la conjonction d’un certain nombre de paramètres
météorologiques que l’on retrouvera durant les épisodes anticycloniques caractérisés
par un vent faible (2 à 3 m/s au maximum) et un ciel dégagé. «Une période très favorable
pour l’apparition de l’îlot de chaleur est juillet-août, c’est-à-dire quand l’anticyclone
subtropical remonte aux latitudes moyennes et apporte sa subsidence. Cette période
débute quelquefois dès le printemps et se prolonge parfois jusqu’au début de l’automne
(le mois de septembre est très fréquemment favorable). Inversement, de novembre à
janvier, les conditions sont généralement très défavorables à l’apparition de l’îlot de
chaleur en raison de l’activité dominante des perturbations liée aux influences
subpolaires océaniques» une construction mathématique sur plusieurs années, cette
moyenne est inaccessible aux sens, personne ne perçoit une température moyenne,
Figure 2 - Température moyennes de 1995 à 2004 en Ile-de-France

9
cette donnée ne donne aucune indication pour la question du confort urbain. Le confort
urbain sera tributaire de la température instantanée, c’est-à-dire la température perçue
par un individu à instant donné dans un lieu donné. Une illustration (figure 5) est
proposée au cours d’un épisode caniculaire survenu du 18 au 20 août 2012 en Ile-de-
France.
On compare ici trois stations météo: boulevard de Sébastopol (75001), parc de
Montsouris (75014) et Melun (77). La différence de température entre les stations varie
au cours du temps, elle est au plus de 8,4 °C à 1h du matin (23h UTC) le 18 août entre
le centre de Paris et Melun. C’est bien cette différence de 8,4°C qui sera utilisée pour
qualifier le confort urbain car c’est elle qui est ressentie sur l’espace public et non la
donnée de température moyenne (qui vaut ici, après calcul, 3°C). Cet exemple permet
d’illustrer aussi comment varie l’ICU au fil du temps. Aux heures les plus chaudes de la
journée, l’ICU est quasiment absent. En période de fortes chaleurs, il n’existe quasiment
pas de différence de température, en journée, entre les zones urbaines et rurales, c’est
par contre la nuit que les principales différences apparaissent. En ville le refroidissement
nocturne sera moindre, ce qui impactera lourdement le confort des habitants ainsi
privés de récupération après une journée caniculaire.
.
Figure 3 : QUAND APPARAISSENT LES ICU ?

10
Historique des Îlots de chaleur urbains
La manière de concevoir les villes a énormément évolué tout au long de l’histoire de
l’humanité, si de nombreux facteurs peuvent expliquer cette évolution la question de
l’énergie est l’une des plus intéressantes à documenter. Pourquoi? Lorsque l’homme
modifie le milieu dans lequel il vit, l’énergie est le meilleur indicateur pour décrire le
champ des possibles qui s’offre à lui. Sans énergie autre que le bois, l’homme a bâti les
édifices qui composent les villes les plus anciennes, et ce, pierre par pierre en se
contentant de la seule traction animale pour ses échanges commerciaux. Dans ce
contexte, les chantiers d’envergure comme ceux des cathédrales ont pu prendre des
siècles. À l’inverse dans un monde où l’accès à l’énergie est sans limite, les bâtiments
peuvent être conçus de façon industrielle et livrés très rapidement, les flux physiques
sur lesquels reposent les échanges commerciaux ne connaissent pas de limites
géographiques. La conception et le dimensionnement des villes ont été grandement
conditionnés par la disponibilité de l’énergie. De façon schématique ce rapport entre
énergie et climat peut se résumer en 3 grandes phases.
La première phase démarre avec l’apparition des premières villes et s’achève à l’aube de
la révolution industrielle. Durant cette phase de développement, l’accès à l’énergie est
très restreint (bois, traction animale, etc..), l’urbanisme procède donc d’une adaptation
parfaite aux climats locaux: les bâtiments sont dimensionnés selon la spécificité
climatique propre à chaque latitude, de plus les formes urbaines qu’ils composent sont
très denses du fait de l’absence de moyen de transport efficace. Dans ce monde le climat
est vécu comme une contrainte structurelle à laquelle il faut s’adapter coûte que coûte.
La seconde période, qui s’amorce avec la révolution industrielle, atteint son paroxysme
durant les Trente Glorieuses. Grâce à une énergie quasi gratuite et illimitée,
l’urbanisation de l’après-guerre n’est plus obligée de composer avec le climat, elle peut
même en faire totalement abstraction, et se développer partout sur la planète selon le
même modèle. Les villes s’affranchissent de la densité et s’étendent, les déplacements
basés sur un pétrole bon marché le permettent. Les constructions dénient le climat, en

11
proposant des structures de plus en plus légères orientées sans logique par rapport à
la course du soleil et largement percées d’ouvertures. Les modes de chauffage et de
climatisation qui se généralisent partout dans le monde ont permis cette évolution du
bâtiment. Selon cette logique, la consommation mondiale d’énergie qui accompagne le
passage d’un urbanisme préindustriel à un urbanisme «moderne» est multipliée par 30.
La période actuelle doit être comprise comme un réel défit, elle interroge les
aménageurs à plusieurs titres. Comment pourrons-nous rénover les tissus urbains des
50 dernières années souvent conçus en parfaite contradiction avec leur climat?
Saurons-nous concevoir à temps ces villes de demain nécessairement adaptées à un
climat changeant dont la robustesse sera tributaire de leur faible impact climatique?
Comme il sera démontré dans ce document, la compréhension des phénomènes d’îlots
de chaleur urbains est fondamentale pour mener à bien ces deux missions.
Figure 4 - QUAND APPARAISSENT LES ICU ?

12
Causes
En plus du climat local, influencé par différents paramètres météorologiques comme la
température, l’humidité relative et le vent, plusieurs causes de source anthropique
favorisent l’émergence et l’intensification des îlots de chaleur urbains. Ces causes sont
les émissions de gaz à effet de serre, la perte progressive du couvert forestier dans les
milieux urbains, l’imperméabilité et les bas albédos des matériaux, les propriétés
thermiques des matériaux, la morphologie urbaine et la taille des villes ainsi que la
chaleur anthropique.
1- Emission de gaz à effet de serre
Les gaz à effet de serre (GES) piègent l’énergie solaire dans l’atmosphère et participent
ainsi à son réchauffement. Selon le GIEC1, « la poursuite des émissions de GES2 au
rythme actuel ou à un rythme plus élevé devrait accentuer le réchauffement et modifier
profondément le système climatique au XXI e siècle.
1
Groupe d'Experts Intergouvernemental sur l'Evolution du Climat
2
Gaz à Effet de Serre
Figure 5 - Emissions de GES du territoire régional par secteur en 2008

13
Dans les milieux urbains, les sources d’émission de gaz à effet de serre sont
principalement les véhicules, les procédés industriels et le chauffage des immeubles à
l’aide de combustibles fossiles (Figure 5).
2- Pertes du couvert forestier dans les milieux urbains
Le couvert forestier urbain est en diminution constant. La densification progressive des
villes et le développement des infrastructures urbaines ces dernières décennies en sont
les causes principales.
Cette perte de végétation implique une perte de fraîcheur en milieu urbain. En effet, la
végétation joue un rôle essentiel de protection contre la chaleur grâce au phénomène
d’évapotranspiration et d’ombrage des sols et des bâtiments. Au cours du processus
naturel d’évapotranspiration de la vapeur d’eau, l’air ambiant se refroidit en cédant une
partie de sa chaleur pour permettre l’évaporation. La végétation participe également à
une bonne gestion des eaux pluviales et à une meilleure qualité de l’air dans les villes.
Figure 6 - Vues aériennes des champs-de-Mars prises le 2 août 2011

14
3- Imperméabilité et haut albédos des matériaux
L’intensification de l’urbanisation a aussi provoqué la modification des types de
recouvrement des sols. Les sols naturels ont été remplacés par des matériaux
imperméables, tels que l’asphalte et les matériaux utilisés pour la construction des
bâtiments qui, n’assurant pas de fonctions de filtration et d’absorption de l’eau,
modifient le parcours naturel des eaux pluviales.
En effet, dans les villes le taux d’infiltration des sols est de seulement 15 % et la quantité
ruisselée de 55 %, tandis qu’en milieu naturel environ 50 % des eaux de pluie sont
infiltrées dans le sol et 10 % ruissellent vers les cours d’eau.
En minimisant la disponibilité de l’eau en milieu urbain, les processus naturels
rafraîchissants, comme l’évaporation de l’eau contenue dans les sols et
l’évapotranspiration de la végétation, sont restreints et ne peuvent pallier le
réchauffement urbain. De plus, les revêtements imperméables contribuent à la
contamination des cours d’eau récepteurs par :
 Le ruissellement qui entraîne les polluants chimiques, tels que les hydrocarbures
et les pesticides;
 Les débordements d’égouts causés par les pluies intenses;
 L’érosion des berges due à la grande vélocité du ruissellement.

15
Figure 7 - Bassin de l’Arsenal, le 1er août 2011 à 20h
Figure 8 - Comparaison de deux revêtements de trottoir 1 heure après le coucher du soleil le 31
juillet 2011. Le stabilisé (à gauche) est nettement plus frais que l’asphalte (à droite), c’est leur
différence de couleur qui l’explique.
Figure 9 - Signature radiative nocturne d’une composition de revêtement de sol à la ZAC de la
Grange-aux-Belles le 1er août 2011 vers 22h (20h UTC)

16
4- Propriétés thermiques des matériaux
Les revêtements imperméables et les matériaux des bâtiments influencent le
microclimat et les conditions de confort thermique, car ils absorbent beaucoup de
chaleur durant le jour qu’ils rediffusent à l’atmosphère pendant la nuit, contribuant ainsi
à l’effet d’îlot thermique urbaine.
Ces matériaux à bas albédo peuvent atteindre des températures de 80 °C en été. Les
urbanistes et architectes choisissent les matériaux selon différentes exigences
techniques en fonction, entre autres, des besoins de sécurité et de durabilité et des
coûts et négligeraient généralement les considérations environnementales.
Toiture à la Mansart en zinc : le zinc
réfléchi les rayons du soleil en journée ce
qui est un avantage pour le microclimat
urbain, mais sa faible inertie rend les
logements sous toitures assez
inconfortables.
Toiture terrasse recouverte de
graviers : la grande quantité d’air
prisonnière entre les graviers confère peut
de capacité de stockage du rayonnement
solaire à ces toits ce qui est un atout
climatique.
Figure 10 - Quelques toitures

17
5- Morphologie urbaine et taille des villes
La morphologie urbaine, qui se rapporte aux formes tridimensionnelles, à l’orientation
et à l’espacement des bâtiments dans une ville, joue également un rôle dans la formation
des îlots de chaleur urbains. Les grands bâtiments et les rues étroites peuvent nuire à
la bonne ventilation des centres urbains, car ils créent des canyons où s’accumule et
reste captive la chaleur occasionnée par le rayonnement solaire et les activités humaines.
Figure 11 - Facteur de vue du ciel

18
En effet, la réduction du facteur de vue du ciel limite les pertes radiatives nettes des
bâtiments et des rues. De plus, la morphologie urbaine peut également influencer la
circulation automobile et encourager ainsi les apports de chaleur et de pollution de l’air
de ce mode de transport que représente le véhicule automobile.
Figure 13 - Le «facteur de vue du ciel» (SVF) est un indicateur qui permet d’évaluer la facilité avec
laquelle se produit le refroidissement nocturne par échange radiatif avec le ciel. En zone rurale ce
refroidissement est maximum (SVF = 1), en ville il est contraint pas la présence des bâtiments (SVF < 1)
Figure 12 - Comportement climatique des 2 formes urbaines en hiver

19
6- Chaleur Anthropique
La production de chaleur anthropique telle que la chaleur émise par les véhicules, les
climatiseurs et l’activité industrielle est un autre facteur contribuant au développement d’îlots
de chaleur, notamment dans les milieux urbains denses où les activités se concentrent.
IMPACT DE LA CLIMATISATION SUR L’ICU
IMPACT DU CHAUFFAGE URBAIN SUR L’ICU
Figure 14 - Climatiseur d’un commerce rejetant de l’air chaud dans l’atmosphère
Figure 15 - Branchement de chauffage urbain (CPCU) occasionnant un dégagement de chaleur sur
l’espace public

20
Impacts et Effets
Les îlots de chaleur urbains en période estivale peuvent avoir des impacts néfastes sur
l’environnement et la santé.
1- Impacts sur l’environnement
i- Détérioration de la qualité de l’air extérieur
Les îlots de chaleur urbains contribuent à la formation du smog3
. En effet, le smog,
composé de particules fines et d’ozone troposphérique, se forme lors de la réaction
entre les rayons du soleil, la chaleur et les polluants (oxydes d’azote (NOx) et composés
organiques volatils (COV)).
ii- Détérioration de la qualité de l’air intérieur
La chaleur accrue a un effet sur la qualité de l’air intérieur, car elle favorise la
multiplication des acariens, des moisissures et des bactéries. De plus, certaines
substances toxiques, telles que les formaldéhydes, contenues dans les colles utilisées
dans la fabrication des meubles et les matériaux de construction, sont libérées lors de
fortes chaleurs.
iii- Hausse de la demande en énergie
Les besoins de rafraîchissement de l’air intérieur et de réfrigération peuvent générer
une hausse de la demande en énergie ayant comme conséquence l’émission de gaz à
effet de serre selon la source d’énergie employée.
3
Le smog est une brume brunâtre épaisse, provenant d'un mélange de polluants atmosphériques, qui
limite la visibilité dans l’atmosphère.

21
iv- Hausse de la demande en eau potable.
En raison des îlots de chaleur, une hausse de la demande en eau potable, pour se
rafraîchir (exemples : piscines et jeux d’eau) ou pour hydrater les aménagements
végétalisés, est probable.
2- Impacts sur la santé
La chaleur accablante accentuée ou générée par les îlots de chaleur urbains peut créer
un stress thermique pour la population. Certaines personnes peuvent être davantage
vulnérables aux îlots de chaleur urbains, comme les personnes atteintes de maladies
chroniques, les populations socialement isolées, les très jeunes enfants, les travailleurs
extérieurs, les personnes ayant un faible niveau socioéconomique, les sportifs
extérieurs de haut niveau et les personnes souffrant de troubles mentaux.
Enfin, les personnes âgées, sont également prédisposées à des troubles liés
à la chaleur, notamment en raison des changements physiologiques associés au
vieillissement. La chaleur accablante engendrée par les îlots de chaleur urbains peut
provoquer des inconforts, des faiblesses, des troubles de la conscience, des crampes,
des syncopes, des coups de chaleur, voire exacerber les maladies chroniques
préexistantes comme le diabète, l’insuffisance respiratoire, les maladies
cardiovasculaires, cérébraux-vasculaires, neurologiques et rénales, au point de causer
la mort.
Pour cette raison, Les agences de santé à travers le monde, sur recommandation de
l’Organisation mondiale de la santé, ont mis en place divers programmes de lutte aux
effets de la chaleur accablante et de prévention des îlots de chaleur urbains.

22
Mesures de lutte aux îlots de chaleur urbains
Les mesures de lutte aux îlots de chaleur urbains sont nombreuses et concernent divers
domaines professionnels, dont l’urbanisme, l’architecture, la gestion des ressources
naturelles et les transports. Elles ont une incidence positive tant sur le climat local que
sur le climat global. En plus de favoriser la fraîcheur dans les milieux urbains, ces
mesures comportent d’autres bénéfices, notamment la réduction de la demande en
énergie, la diminution à la source de la pollution de l’eau et de l’air, y compris des
émissions de gaz à effet de serre. Sont présentées dans cette section les mesures de
lutte aux îlots de chaleur ainsi que leur efficacité à créer de la fraîcheur en milieu urbain,
telle qu’elle est rapportée dans la littérature. Afin de les associer directement aux causes
des îlots de chaleur urbains précédemment mentionnées, ces mesures ont été
regroupées en quatre catégories:
 Les mesures de végétalisation;
 Les mesures liées aux infrastructures urbaines (architecture et aménagement du
territoire);
 Les mesures de gestion des eaux pluviales et de perméabilité du sol;
 Les mesures de réduction de la chaleur anthropique

23
1- Végétation et fraicheur
Plusieurs études font état de l’importance primordiale de la végétalisation et de la
protection des espaces verts et boisés actuels afin de lutter contre l’effet d’îlot thermique
urbain. En effet, la végétation permet de créer de la fraîcheur par différents processus,
plus précisément :
 L’ombrage saisonnier des infrastructures;
 L’évapotranspiration;
 La minimisation des écarts de température au sol.
La végétation offre également d’autres avantages intéressants et complémentaires en
milieu urbain, dont :
 L’amélioration de la qualité de l’air par la production d’oxygène, la captation du
CO2, la filtration des particules en suspension et la réduction de la demande
énergétique liée à la climatisation;
Figure 16 : La végétation et ICU

24
 L’amélioration de la qualité de l’eau grâce à la rétention de l’eau de pluie dans le
sol et le contrôle de l’érosion des sols;
 Des bienfaits pour la santé de la population, y compris la protection contre le
rayonnement ultraviolet (UV), la réduction du stress dû à la chaleur et la
disponibilité de lieux pour faire de l’activité physique ;
i- Stratégie urbaine de végétalisation
Une stratégie de végétalisation en milieu urbain a pour objectif d’augmenter l’indice
global de végétalisation d’une ville. À cette fin, la végétation peut être disposée ou
densifiée dans de nombreux espaces, comme :
- Le long des axes de transport (platebandes de rues, ruelles, lignes ferroviaires,
etc.);
Figure 17 : La végétation sur les axes de transport.

25
- Sur les terrains publics (parcs, terrains municipaux et gouvernementaux, cours
d’école, cours de centres de la petite enfance, etc.);
- Sur les terrains privés (pourtours de bâtiments résidentiels, commerciaux et
industriels, ruelles, etc.).
ii- Végétalisation des stationnements
Les stationnements, construits avec du bitume, un matériau à faible albédo, contribuent
à la formation des îlots de chaleur urbains Afin de diminuer la chaleur qu’emmagasinent
ces surfaces asphaltées et les voitures qui s’y garent, il est conseillé d’aménager de la
végétation sur le pourtour (bandes végétalisées) et à l’intérieur (îlots végétalisés) des
espaces de stationnements. L’objectif est de créer de l’ombre sur les surfaces asphaltées.
Figure 18 - La végétation sur les terrains publics.
Figure 19 - La végétation sur les terrains privés

26
L’ombrage des arbres protégera également les revêtements des grandes variations
thermiques et prolongera leur durée de vie.
iii- Végétalisation du pourtour des bâtiments
Pour une fraîcheur optimale, l’aménagement du pourtour d’un bâtiment doit protéger
celui-ci du rayonnement solaire. En effet, la texture et la nature des sols entourant le
bâtiment en déterminent en partie la température intérieure et extérieure. La végétation
permet de garder un sol plus frais et d’éviter le rayonnement solaire direct, réfléchi et
diffus pouvant affecter la fraîcheur du bâtiment.
Afin de maximiser l’ombrage sur le bâtiment, les arbres doivent être disposés sur les
faces est, sud-est, sud-ouest et ouest de la maison et idéalement être assez grands pour
ombrager le toit en partie ou en totalité. Il est aussi possible d’aménager des treillis, des
pergolas, des murs et des toits végétaux qui, juxtaposés aux bâtiments, assurent une
température intérieure plus fraîche.
iv- Murs végétaux
Les murs végétaux sont des écosystèmes verticaux qui créent un microclimat abaissant
substantiellement la température de l’enveloppe du bâtiment et améliorant le
comportement énergétique de celle-ci .Ils permettent d’amoindrir les grands écarts de
température grâce à l’augmentation de la masse thermique du bâtiment. Ces
installations végétales possèdent également d’autres avantages tels que la protection
de l’enveloppe du bâtiment aux rayons UV, la captation des particules en suspension et
le recouvrement des murs par des graffiti. Elles peuvent être mises en place sur tous les
types d’édifices et même sur les clôtures, les poteaux de téléphone et les lampadaires.
Des précautions sont à prendre quant à l’état de la structure hôte, qui doit supporter le
poids de la végétation, et au type de végétation choisie et à ses colonisateurs potentiels.
L’entretien de la végétation est simple, soit la taille, le désherbage et l’inspection du
support.

27
v- Toits verts
Les toits verts réduisent la quantité de chaleur transférée du toit vers l’intérieur du
bâtiment grâce à l’évapotranspiration et à l’ombrage créé par les plants. En outre, ils
permettent de rafraîchir l’air ambiant extérieur tout en contribuant à :
 Une augmentation de l’isolation thermique en hiver, mais aussi en été, à l’instar
d’autres facteurs qui influencent la fraîcheur de l’air intérieur du bâtiment, comme
l’inertie thermique de la couverture végétale et l’eau contenue dans la terre ou le
revêtement humidifiant;
 Une intégration esthétique des bâtiments au paysage;
 La possibilité de faire de l’agriculture urbaine;
 Une amélioration de la qualité de l’air. Les plants des toitures végétales fixent les
poussières et divers polluants atmosphériques;
 Une amélioration de la qualité de l’eau, car la végétation des toitures compense
l’imperméabilisation et la perte du couvert végétal engendrées par l’emprise au
sol des bâtiments (section 4.3);
 Une meilleure durée de vie du toit, du fait que la toiture végétale protège des
intempéries, de l’exposition aux rayons UV et des variations importantes de
température, autant de facteurs qui entraînent la dégradation du toit ;
L’installation de végétation sur les toits est une pratique courante dans plusieurs pays
du monde, dont l’Allemagne, le Japon et les États-Unis. Les toits verts conviennent avant
tout aux toits plats ou à pente égale ou inférieure à 20 %, bien que l‘installation végétale
soit appropriée à tous les types de toits pourvu que leurs structures permettent d’en
supporter le poids. Le cas échéant, l’installation de toitures végétales peut exiger
d’importantes rénovations. Aussi, il est économiquement plus avantageux de prévoir
l’installation d’un toit vert dans les constructions.
Un toit végétal standard est constitué de plusieurs composants, principalement d’une
structure portante, d’une couche d’isolation (si la toiture n’est pas ventilée), d’une couche
d’étanchéité, d’une membrane anti racine, d’une section de drainage et de filtration,
d’une membrane géotextile pour retenir la terre, d’un substrat de croissance et d’une

28
couche végétale ou d’une couche de substrat. La couche végétale est utilisée si l’aspect
engazonné ou de type prairie est recherché, alors que la couche d'un substrat permet
la plantation surtout de plantes succulentes, de type sedum.
2- Infrastructures urbaines durables
i- Bâtiments
Les bâtiments qui intègrent la protection contre la chaleur ont généralement des
ouvertures pourvues de protections solaires, des matériaux réfléchissants et parfois
d’ingénieux systèmes de rafraîchissement naturel.
ii- Matériaux réfléchissants
Plus un matériau a une réflectivité (albédo) élevée et une émissivité élevée, moins il
risque d’emmagasiner de la chaleur et de la diffuser dans l’atmosphère ou à l’intérieur
du bâtiment par l’entremise des parois et du toit. La réflectivité des surfaces détermine
la capacité des surfaces à refléter le rayonnement solaire. L’albédo est représenté sur
une échelle de 0 à 1. Un haut albédo, par exemple 0,70, signifie que la surface réfléchit
une grande quantité du rayonnement solaire.
L’émissivité est la propriété d’un matériau à diffuser l'énergie qu’il accumule. L'énergie
qui n'est pas diffusée contribue au réchauffement des surfaces. Le coefficient
d’émissivité d’un matériau est fonction de son état de surface, et pour un métal, de son
degré d’oxydation. Ce coefficient est également exprimé par une valeur située entre 0
et 1 (tableau 5).
Un matériau d’émissivité faible est un meilleur isolant thermique. L’industrie des
matériaux pour toitures a développé récemment des produits performants de
revêtement de toitures, tels que des membranes élastomères ou polyurées, des tuiles
et des graviers pâles, dont les albédos sont tous plus élevés que ceux des matériaux
classiques. L’utilisation de ces matériaux est recommandée pour les toits plats
uniquement, dans les régions sujettes aux îlots de chaleur urbains, car installés sur un
toit en pente ils peuvent créer un éblouissement. Tous les matériaux réfléchissants

29
perdent un peu de leur efficacité réfléchissante avec le temps en raison de la saleté qui
se dépose sur le revêtement.
iii- Architecture bioclimatique
Les principes de l’architecture bioclimatique permettent de protéger le bâtiment des
surchauffes en période estivale, car ils tiennent compte des contraintes climatiques. De
la conception de l’enveloppe jusqu’à l’orientation du bâtiment, l’architecture
bioclimatique met tout en œuvre pour assurer le confort thermique des occupants,
protégeant ainsi les personnes les plus vulnérables de la chaleur.
3- Gestion durable des eaux pluviales
Plusieurs études établissent une corrélation entre le taux d’humidité des sols et
l’atténuation des îlots de chaleur urbains. En effet, grâce à l’évaporation, les sols humides
ont des capacités de rafraîchissement semblables à celles de la végétation, et leurs
températures de surface sont plus fraîches que celles des sols secs. Afin de favoriser
l’humidification des sols en milieux urbains et d’assurer une disponibilité en eau pour
les végétaux, plusieurs pratiques de gestion durable des eaux pluviales et de maîtrise
de la pollution de l’eau existent et s’inscrivent dans l’approche de développement à faible
impact.
Le développement à faible impact favorise les aménagements à petite échelle qui
permettent la gestion des eaux pluviales à la source afin d’éviter la pollution due au
ruissellement. Pour être efficaces et sécuritaires, les aménagements à petite échelle
doivent faire l’objet d’études préalables. La proximité d’une nappe phréatique, la
granulométrie du sol et les risques de pollution sont autant de facteurs à considérer lors
de l’instauration de mesures visant l’infiltration des eaux pluviales dans le sol. S’il s’agit
de l’aménagement d’un site où les sédiments et les polluants sont présents
(stationnements et sites industriels), un suivi et un entretien rigoureux doivent être
effectués. Les études aideront à prévenir la contamination des aquifères souterrains et
à éviter l’infiltration de faible intensité qui favorise le ruissellement accru à l’instar des
surfaces imperméables.

30
4- Diminution de la chaleur anthropique
La production de chaleur à l’intérieur d’un bâtiment contribue à sa surchauffe en
période estivale, notamment lorsqu’elle s’ajoute au rayonnement solaire direct ou à la
mauvaise isolation thermique du bâtiment. La chaleur anthropique peut être
responsable d’une augmentation de 2 à 3 °C dans les centres urbains. Les appareils
électroménagers, les lampes et les ordinateurs, par exemple, transforment l’énergie
qu’ils consomment en chaleur. Ces apports de chaleur internes ne sont pas simultanés
et représentent plutôt une source de chaleur diffuse dans les bâtiments.
5- Créer des ilots de fraicheur
Les espaces libres comme les places ou les esplanades sont des lieux où il est possible
de créer ponctuellement des îlots de fraîcheur. Les terrasses des grands équipements,
rarement valorisées, peuvent elles aussi être aménagées et mises à profit dans la lutte
contre les ICU.
Les places et les esplanades se prêtent bien à un usage nocturne dans la mesure où ils
bénéficient du meilleur refroidissement une fois le soleil couché. Pour créer dans ces
lieux des îlots de fraîcheur, il faut les protéger de l’échauffement journalier.
Figure 20 - La chaleur anthropique

31
Deux solutions sont possibles: l’arrosage continue en journée et/ou l’introduction d’une
strate végétale. Pour ce qui est des grands espaces minéralisés comme le parvis de
l’Hôtel de ville ou Beaubourg des systèmes d’arrosage intégrés aux revêtements de sol
devraient être testés. Ils sont actuellement employés au Japon en hiver pour le
déneigement et en été dans la lutte contre les ICU.
L’usage d’une lame d’eau en continu introduit une contrainte supplémentaire dans la
qualification des revêtements de sol. Si du strict point de vue de l’ensoleillement, les
surfaces lisses sont mieux à même de réfléchir les rayons du soleil, les surfaces
destinées à un arrosage pour créer un îlot de fraîcheur doivent au contraire présenter
une certaine porosité afin que l’évaporation soit maximale.
Figure 21 - ARROSAGE DE L’ESPACE PUBLIC
Lame d’eau créée par aspersion continue de façon à améliorer le confort thermique à proximité d’une gare routière
(Japon, août 2012). Les dispositifs d’arrosage sont intégrés au revêtement de sol. Le revêtement est conçu de façon à
avoir une certaine porosité afin de maximiser les surfaces d’évaporation et donc le rendement de la mesure
d’adaptation.

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Cette mesure consomme de l’eau, et peut s’appuyer sur un usage du réseau d’eau non
potable, dont une partie fonctionne gravitairement, ce qui induit un coût en énergie
primaire moindre que dans le cas de l’eau potable (l’acheminement et les procédés de
potabilisation de l’eau sont consommateurs d’énergie).
Les terrasses des grands équipements peuvent aussi être mobilisées afin de créer des
espaces aériens de frais. La hauteur confère aux terrasses un bon potentiel de
refroidissement en raison des vents qui y siègent, souvent moins perturbés par les
volumes bâtis que l’espace public. Si les procédés de végétalisation s’avèrent
performants dans ce cadre, la qualité des végétaux employés sera déterminante.
Figure 22 - BRUMISATION
Brumisateurs installés dans une gare routière japonaise (août 2012). Un système analogue a été utilisé à
Paris au Parc floral, il est utilisé aujourd’hui pour Paris Plage.

33
L’apport de la télédétection optique à ICU
L’utilité de la télédétection optique se résume dans l’identification et la localisation des
îlots de chaleur urbains par le traitement des images satellitaires et l’extraction des
paramètres suivants :
 La température de l’air et du sol;
 La distance par rapport à l’eau ;
 L’indice de végétation normalisé ;
 Un indice d’imperméabilité des surfaces (IS) ;
1- La température de l’air et du sol
La télédétection optique permet la mesure de température par satellite de l’atmosphère
à diverses altitudes, et l'estimation du profil vertical de température en utilisant la bande
d'absorption du gaz carbonique, centrée sur 15 μm qui se fait par interprétation des
mesures de capteurs sensibles à la luminance terrestre dans le domaine des
infrarouges.
Ces capteurs permettent de sonder l’atmosphère pour repérer les effets des îlots de
chaleur urbains..
2- La distance par rapport à l’eau
L’eau joue un rôle de régulateur thermique car dans les périodes les plus froides de
l’année, elle sera plus chaude que l’air, dans les périodes les plus chaudes sa
température sera plus basse que l’air. Ce phénomène est qualifié d’inertie thermique.
Et donc l’indice de la distance des ilots par rapport à l’eau peut nous renseigner sur .la
température.

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3- L’indice d’imperméabilité des surfaces (IS)
Le calcul de l’imperméabilité des surfaces informe sur le degré d’anthropisation d’une
région, mais aussi sur la quantité de matériaux ayant une masse thermique élevée et
donc une forte capacité à capter et à stocker l’énergie provenant du rayonnement
solaire.
Les surfaces fortement imperméables sont principalement des surfaces anthropiques
comme les routes, les trottoirs, les cours et allées pavées, les stationnements et les
toitures. Le calcul des surfaces imperméables est estimé à partir des données des
bandes 2, 3 et 4 de l’image SPOT-5, c’est-à-dire la bande rouge (0,61 - 0,68 μm), la bande
du proche infrarouge (0,78 -0,89 μm) et celle du moyen infrarouge (1,58 - 1,75 μm).
Sur chaque scène SPOT-5, plusieurs régions d’intérêt correspondant aux surfaces
imperméables dites pures (ex : grands stationnements avec peu ou pas de peinture,
grandes intersections routières, pistes d’aéroport composées d’asphalte ou de bitume)
ont été identifiées manuellement en utilisant les données des bandes 2, 3 et 4 ainsi que
l’imagerie à haute résolution spatiale disponible dans Google Maps (Figure 6).
Ces régions d’intérêt ont ensuite été reportées dans le logiciel ENVI 4.8 de EXEILS et un
dé-mixage spectral a été appliqué sur les scènes, dans le but de déterminer l’abondance
des composantes spectrales correspondant aux surfaces imperméables dans chaque
pixel, en se basant sur la similitude des régions d’intérêt préalablement identifiées
concernant l’imperméabilité des surfaces.
4- L’indice de végétation normalisé
Le NDVI permet d’estimer la quantité de végétation présente. Il se calcule à partir des
bandes spectrales proches infrarouges et rouge du capteur optique de SPOT-5.
Proche infrarouge - rouge
Proche infrarouge + rouge
NDVI =

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Les valeurs de NDVI peuvent varier de -1 à +1. En présence de végétation, elles sont
généralement comprises entre 0,1 et 0,7. Les valeurs supérieures de l’indice
correspondent à la présence d’une couverture végétale dense et en bonne santé, alors
que les nuages et la neige entraînent des valeurs de NDVI proches de 0.

36
Conclusion
Si aujourd’hui les grandes familles de solutions sont connues pour traiter les ICU: usage
de l’eau, végétalisation, modification de revêtements, diminution des consommations
d’énergie du territoire; en revanche l’impact de ces mesures d’adaptation est
extrêmement tributaire des formes urbaines que nous rencontrons en Ville.
Pour définir une politique d’adaptation du territoire marocain, il est nécessaire de se
projeter dans les tissus urbains et de regarder à très petite échelle pour chacun d’entre
eux quelle mesure d’adaptation a la plus grande portée. Dans certains lieux l’arrosage
de la voirie aura un impact majeur sur le microclimat, dans d’autres cette mesure aura
des effets négligeables.
De même, changer le revêtement de la chaussée au profit de matériaux clairs aura une
portée sur certains types de voies possédant un certain type d’orientation, mais dans
les rues étroites (ex : Ancienne Medina de Fès) qui ne voient que très peu la lumière
cette mesure sera sans effet.

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Bibliographie
[1] APUR (2014), LES ILOTS DE CHALEUR URBAINS A PARIS, CAHIER N° 1 ET 2 ;
[2] IDENTIFICATION ET LOCALISATION DES ILOTS DE CHALEUR ET DE FRAICHEUR
POUR TOUT LE QUEBEC URBAIN – CERFO ;
[3] CONSERVATION DES ÎLOTS DE FRAÎCHEUR URBAINS – CERFO ;
Webographie
[1] http://www.meteofrance.fr/prevoir-le-temps/observer-le-temps/parametres-
observes/temperature;
[2] http://www.persee.fr/web/revues/home/prescript/article/ecoru_0013-
0559_1977_num_119_1_4342;
[3] http://www.comples.org/40_Labbi_A.htm;

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