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Stratégies d’adaptation aux risques liés au changement climatique et à l’effet de chaleur urbain

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Stratégies d’adaptation aux risques liés au changement climatique et à l’effet de chaleur urbain

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Les villes sont de plus en plus confrontées à des records de chaleur. Béton et bitume des immeubles et des rues absorbant particulièrement la chaleur du soleil, ils induisent le phénomène dit des « îlots de chaleur ».
Cette rencontre-conférence sera l’occasion de présenter 2 exemples de stratégies d’adaptation aux effets de chaleur urbains.

La rencontre débutera par l’évocation du Plan Canopée, action phare du Plan Climat de la Ville de Liège pour améliorer notre résilience aux effets du changement climatique. Celui-ci vise à la plantation, sur le territoire de la Ville de Liège, de plus de 24 000 arbres en domaine public et privé, d’ici 2030, pour lutter contre le phénomène des îlots de cha­leur urbains.

L’arbre urbain est en effet le meilleur allié des villes par l’ensemble des bénéfices qu’il apporte : la captation du CO2, la purifi­cation de l’air, les effets d’ombrage rafraichissants, le verdissement des quartiers et le maintien de tempéra­tures plus fraiches par temps de forte chaleur. Il permet également une meil­leure infiltration de l’eau dans le sol et évapotranspire de grandes quantités d’eau. Le challenge est dès lors de planter le bon arbre au bon endroit via l’identification des quar­tiers et sites prioritaires les plus expo­sés aux îlots de chaleur urbains.

L’échevin de la Transition Écologique de la Ville de Liège, Gilles Foret, présentera la politique et la stratégie de la Ville en faveur de l’arborisation de son territoire. L’ISSeP qui assure, avec l’UCLouvain, le support scientifique du projet afin d’objectiver la stratégie de végétalisation, présentera l’état de la recherche (cartographies et analyses statistiques à l’appui).

Ensuite, Shady Attia présentera la méthodologie déployée pour contrer la problématique au sein de la ville de Bruxelles. Un consortium de professionnels et de scientifiques, dont l'ULiège, y a lancé en 2022 une étude pour caractériser l'effet d'îlot de chaleur et identifier les points chauds de la ville grâce à une approche multi-échelle couplant télédétection par satellite et imagerie thermique par drone, avec des mesures réelles sur site et des stations météorologiques locales. À l'aide d'une modélisation avancée, des solutions et des mesures d'atténuation fondées sur la nature sont testées pour mettre en œuvre des mesures d'adaptation efficaces et pratiques.



Les villes sont de plus en plus confrontées à des records de chaleur. Béton et bitume des immeubles et des rues absorbant particulièrement la chaleur du soleil, ils induisent le phénomène dit des « îlots de chaleur ».
Cette rencontre-conférence sera l’occasion de présenter 2 exemples de stratégies d’adaptation aux effets de chaleur urbains.

La rencontre débutera par l’évocation du Plan Canopée, action phare du Plan Climat de la Ville de Liège pour améliorer notre résilience aux effets du changement climatique. Celui-ci vise à la plantation, sur le territoire de la Ville de Liège, de plus de 24 000 arbres en domaine public et privé, d’ici 2030, pour lutter contre le phénomène des îlots de cha­leur urbains.

L’arbre urbain est en effet le meilleur allié des villes par l’ensemble des bénéfices qu’il apporte : la captation du CO2, la purifi­cation de l’air, les effets d’ombrage rafraichissants, le verdissement des quartiers et le maintien de tempéra­tures plus fraiches par temps de forte chaleur. Il permet également une meil­leure infiltration de l’eau dans le sol et évapotranspire de grandes quantités d’eau. Le challenge est dès lors de planter le bon arbre au bon endroit via l’identification des quar­tiers et sites prioritaires les plus expo­sés aux îlots de chaleur urbains.

L’échevin de la Transition Écologique de la Ville de Liège, Gilles Foret, présentera la politique et la stratégie de la Ville en faveur de l’arborisation de son territoire. L’ISSeP qui assure, avec l’UCLouvain, le support scientifique du projet afin d’objectiver la stratégie de végétalisation, présentera l’état de la recherche (cartographies et analyses statistiques à l’appui).

Ensuite, Shady Attia présentera la méthodologie déployée pour contrer la problématique au sein de la ville de Bruxelles. Un consortium de professionnels et de scientifiques, dont l'ULiège, y a lancé en 2022 une étude pour caractériser l'effet d'îlot de chaleur et identifier les points chauds de la ville grâce à une approche multi-échelle couplant télédétection par satellite et imagerie thermique par drone, avec des mesures réelles sur site et des stations météorologiques locales. À l'aide d'une modélisation avancée, des solutions et des mesures d'atténuation fondées sur la nature sont testées pour mettre en œuvre des mesures d'adaptation efficaces et pratiques.

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Stratégies d’adaptation aux risques liés au changement climatique et à l’effet de chaleur urbain

  1. 1. Jeudi, 24 novembre 2022 Stratégies d’adaptation aux risques liés au changement climatique et à l’effet de chaleur urbain Shaddy Attia, Professeur (Dpt. ArGEnCO, Techniques de construction des bâtiments, ULiège) Gilles Foret, Echevin de la Transition Écologique, de la Mobilité, de la Propreté et du Numérique (Ville de Liège) Coraline Wyard & Benjamin Beaumont, Chercheurs à la Cellule Télédétection et Géodonnées (Institut Scientifique de Service Public, ISSeP)
  2. 2. LIEGE CREATIVE, en partenariat avec :
  3. 3. 1 Plan Canopée Placer les arbres urbains au centre de la stratégie d’adaptation de Liège au changement climatique Gilles Foret Échevin de la Transition Écologique, de la Mobilité, de la Propreté et du Numérique
  4. 4. Vagues de chaleur en augmentation Estimation du nombre moyen de jours de vagues de chaleur par an pour Liège et sa région pour la période 2081-2100, selon le scénario RCP8.5 de forçage radiatif établi par le GIEC (Source: SmartPop, 2019) 1. Contexte : constat 2
  5. 5. Volonté citoyenne Actions prioritaires pour Réussir la transition climatique à Lutter contre les îlots de chaleur sur le territoire urbain par la végétalisation urbaine et la plantation d’arbres 1. Contexte : constat 3
  6. 6. Régulation thermique urbaine par les arbres (Source: Ateliers parisiens de l’urbanisme) 4 1. Contexte : réponse Régulation thermique par les arbres
  7. 7. 1. Contexte : réponse 5 Arbres = 1er facteur qui diminue la température
  8. 8. Drainage de l’eau Qualité de l’air (PM, NOx, SO2, O3) Plus-value foncière Biodiversité Temporisation des eaux de tempêtes Régulation thermique Consommation énergétique Bien-être Repère paysager Refroidissement et protection aux vents Services rendus par les arbres urbains (Source: Trees & Design Action Group) 6 1. Contexte : réponse Les arbres urbains rendent d’autres services
  9. 9. Lancement d’un appel d’offre pour une étude Plan canopée - 2020 - Pan scientifique Lot n°1 : études cartographiques de la canopée d’arbres, de sites potentiels de plantation d’arbres et des îlots de chaleurs urbains et étude des services écosystémiques de régulation rendus par les arbres urbains - Pan communication et implication citoyenne Lot n° 2 : communication relative aux résultats et plans d'action et stratégie d'implication citoyenne 2. Etudes 7
  10. 10. Couvert arboré 2.156ha = 31,4 % Public 1.290ha Privé 881ha Une distribution hétérogène Le public mieux pourvu que le privé Des quartiers de plaine alluviale peu arborés 2. Etudes – Couvert arboré Critères cartographiques : Végétation d’au moins 3m de haut et 4m² de superficie 8
  11. 11. 2. Etudes – Sites potentiels Strate Herbacée 1.057 ha – ISH 15,4% Public 170 ha (17%) Privé 887 ha (83%) Strate artificialisée 115 ha – ISA 3,3% (public) Linéaire non arboré 246 km 9
  12. 12. 2. Les études 11 Indicateur de stress thermique urbain 25/07/19
  13. 13. 3. Objectifs – Global Canopée : + 206ha #arbres : + 24.000 Plantation d’arbres Durée de plantation proposée : 12 ans Période proposée : 2021 - 2032 = URGENCE 2050 : IC = 34,4% 2 362 ha 2021 : IC = 31,4% 2 156 ha Augmentation de l’Indice de Canopée : 3% 31,00 31,50 32,00 32,50 33,00 33,50 34,00 34,50 35,00 202 1 202 2 202 3 202 4 202 5 202 6 202 7 202 8 202 9 203 0 203 1 203 2 203 3 203 4 203 5 203 6 203 7 203 8 203 9 204 0 204 1 204 2 204 3 204 4 204 5 204 6 204 7 204 8 204 9 205 0 205 1 Sc3% 12
  14. 14. GLOBAL Répartition public/privé & herbacé/artificialisé 7641; 32% 14750; 61% 1675; 7% Répartition des plantations d'arbres par site SH public SH privé SA + voiries non arborées 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030 2031 2032 Ventilation des plantations d'arbres par site Strate herbacée - public Strate herbacée - privé SA + voiries non aborées Implication citoyenne forte 13 3. Les objectifs du Collège
  15. 15. 14 QUARTIERS 3. Les objectifs du Collège Centre 14,8% è 18,8% Soit 889 arbres à planter Guillemins – Fragnée 10,8% è 14,8% Soit 691 arbres à planter Sclessin 11,4% è 15,4% Soit 921 arbres à planter Thiers à Liège 41,5% è 42,,5% Soit 392 arbres à planter
  16. 16. 4. Stratégie et leviers d’action 15 Arbres existants Arbres supplémentaires Plantations d’arbres Plantations d’arbres 1 : Conserver les arbres existants 3 : Augmenter le couvert arboré 2 : Compenser les arbres abattus
  17. 17. 4. Stratégie et leviers d’action 16 Un arsenal de 6 outils pour conserver - compenser - augmenter le couvert arboré Objectifs du Plan Canopée Données du Plan Canopée Règlement sur la conservation des arbres Guide de l'Arbre Urbain Semaine de l'Arbre CoDT Lignes directrices Canopée Politique Journée > Semaine Analyse des PU OG +3% SP s. herbacée Arboricole OS +1% SP s. artificialisée Communale Jardins privés OS +3% ICU OS +4% STU Bonnes pratiques +1200 hautes-tiges Voté le En ligne Voté le 28/09/2021 Publication 2022 En cours A l'étude Augmenter Augmenter Conserver Conserver Augmenter Conserver Compenser Compenser Augmenter
  18. 18. 5. Premiers résultats 17 Budget 2022 pour le plan canopée 1 600 000€
  19. 19. 5. Premiers résultats A l’échelle du territoire communal : espaces publics et espaces privés Arbres plantés : 2.259 à taux d’achèvement : 9,4 % Objectif : 24.047 Remarque : sécheresse historique 2022 1.820 arbres arrosés en espace public à taux de reprise : 95,6 % 80 arbres à remplacer 18
  20. 20. 5. Premiers résultats A l’échelle des quartiers : espaces publics et espaces privés 19
  21. 21. Espaces privés : un outil en ligne pour choisir le bon arbre au bon endroit https://canopee.liege.be 20 6. Citoyens
  22. 22. Mini-site : canopee.liege.be à Outil en ligne – Choix du bon arbre pour le bon endroit Consultation Participation Implication 21 6. Citoyens
  23. 23. Semaine de l’arbre Rencontres avec les Comités de Quartier Passeurs d’Arbres Guide de l’Arbre Urbain Brochure Téléphone vert Consultation Participation Implication 22 6. Citoyens
  24. 24. Implication citoyenne : séance de travail d’idéation Outremeuse – Aménagement de la rue Jean d’Outremeuse Consultation Participation Implication 23 6. Citoyens
  25. 25. 24 MERCI https://canopee.liege.be canopee@liege.be echevin.foret@liege.be MERCI
  26. 26. Support scientifique au Plan Canopée de la Ville de Liège: Cartographies de l’infrastructure verte et modélisations de l’îlot de chaleur urbain Coraline Wyard, Benjamin Beaumont, Yasmina Loozen, Marie Dury, Florent Hozay, Fabian Lenartz, Eric Hallot Thibault Castin, Julien Radoux, Pierre Defourny Dirk Lauwaet, Filip Lefebre Thomas Halford, Mélanie Haid 1
  27. 27. 5 principales contributions scientifiques 1. Objectiver et prioriser la stratégie de plantation par des indicateurs spatiaux 2. Évaluer les performances des modèles d’îlot de chaleur urbain (ICU) 3. Caractériser l’ICU actuel de Liège 4. Évaluer l’impact climatique des futurs arbres 5. Qualifier et quantifier les services écosystémiques de régulation rendus par les arbres 2
  28. 28. Liège: une ville très dense à la topographie unique • 196 296 hab/69 km²  2872 hab/km² (vs 217 hab/km² pour la Wallonie) 3
  29. 29. (1) Vision globale de l’approche de cartographie 4
  30. 30. (1) Cartographie des arbres existants Critères définis par la Ville: – Taille minimale de 4 m² – Hauteur minimale de 3 m – Prise en compte de l’inventaire (1) Classification par règles: – Règles supervisées con (si … <>=) – Données sources: • Orthophotos: Indice de Végétation (NDVI) • Modèle numérique de hauteur (MNH) 5 © Iris Huneau – UrbaLyon – 2018 MNHauteur = MNSurface – MNTerrain
  31. 31. (1) Cartographie des arbres existants Critères définis par la Ville: – Taille minimale de 4 m² – Hauteur minimale de 3 m – Prise en compte de l’inventaire (1) Classification par règles (2) Consolidation manuelle : – Inventaire de la Ville – Cas particuliers: floraison, feuillage clair, arbres malades … 6 © Iris Huneau – UrbaLyon – 2018
  32. 32. (1) Cartographie des zones potentielles de plantation 7 1. Zones herbacées et sols nus (UMC = 9 m² / ouverture de 1,5 m) 2. Zones artificialisées réversibles dans l’espace public (UMC = 9 m² / 3 m large) 3. Sections routières linéaires non- arborées (50 m long / sans arbre) > Scénarios de plantation au niveau de l’espace public (ici « fictif »)
  33. 33. (1) Zones potentielles de plantation • Indice de Canopée (IC) > 25 % pour 13/32 quartiers • Plus bas IC = Quartiers centraux • Plus de zones herbacées disponibles dans les espaces privés • Espaces artificialisés limités • 388 km de sections routières (1037 rues) 8
  34. 34. (1) Synthèse par quartier • Quels sont les quartiers les plus sujets à l’ICU ? • Où la plantation d’arbres aura l’impact le plus important pour les citoyens? 9 𝑈𝑆𝐶𝐼 = 𝑖𝑛𝑑𝑖𝑐𝑎𝑡𝑒𝑢𝑟1 ∗ 100 𝑀𝐴𝑋(𝑖𝑛𝑑𝑖𝑐𝑎𝑡𝑒𝑢𝑟1) + 𝑖𝑛𝑑𝑖𝑐𝑎𝑡𝑒𝑢𝑟2 ∗ 100 𝑀𝐴𝑋(𝑖𝑛𝑑𝑖𝑐𝑎𝑡𝑒𝑢𝑟2) + 𝑖𝑛𝑑𝑖𝑐𝑎𝑡𝑒𝑢𝑟3 ∗ 100 𝑀𝐴𝑋(𝑖𝑛𝑑𝑖𝑐𝑎𝑡𝑒𝑢𝑟3) 𝐼𝑛𝑑𝑖𝑐𝑎𝑡𝑒𝑢𝑟𝑥 = 𝑑𝑒𝑛𝑠𝑖𝑡é𝑥 ∗ 𝐼𝐶𝑈 3 indicateurs de population : 1. Densité de population 2. Densité de population sensible: > 60 ans 3. Densité de logement
  35. 35. (2) Modélisation de l’ICU © Projet www.smartpop.be : • Modèle UrbClim • Avril-Septembre / 1996-2015 • 100 x 100 m / 1 ha • Simulations horaires 10
  36. 36. (2) Précautions d’usage du modèle? 11 Tair : Comparaison avec des observations de stations météo sur 1996-2015 Nom Source Série temporelle Altitude Environnement Angleur ISSeP 17/06/1978- 64 m Industriel urbain Alleur PAMESEB 1994- 161 m Rural Bierset IRM 01/01/1949- 186 m Industriel rurale Herstal ISSeP 16/03/1978- 57 m Urbain Jemeppe ISSeP 01/02/1978- 62 m Urbain Liège, La Boverie ISSeP 1980-2012 60 m Parc urbain Liège, Sart- Tilman ULiege 1/01/2012 - 18/08/2014 245 m Parc périurbain et forêts mixtes
  37. 37. 12 Tair : Comparaison avec des observations de stations météo sur 1996-2015 • ICU en journée • ICU nocturne (surestimé, surtout en fond de vallée)  Biais dus aux forçages et à la physique du modèle (2) Précautions d’usage du modèle?
  38. 38. 13 Tsurface : Comparaison avec des images Landsat 8 (23 août 2019) Modèle Satellite Tsurface Tsurface > P90 Tsurface > P95  Biais dus à l’occupation du sol • Variabilité spatiale de l’ICU de surface (2) Précautions d’usage du modèle?
  39. 39. (3) ICU de Liège – état actuel 14 Moyenne pour les étés de 1996-2015 – 100 m
  40. 40. 15 WBGT – le 25 juillet 2019 – 1 m (3) ICU de Liège – état actuel > (4) scénarios Place de l’Yser et la place du Congrès Parc de la Boverie et parc d’Avroy
  41. 41. 1. Inventaire complet des arbres liégeois • Extrapolation des inventaires forestiers existants (Sart Tilman, bois communaux,…) • Réalisation d’un inventaires des arbres dans les jardins privés et extrapolation • Valorisation de l’Arbustum (inventaire des arbres sur l'espace public de la Ville) (5) Services écosystémiques de régulation 16 https://opendata.liege.be Échantillonnage stratifié des jardins privés
  42. 42. (5) Services écosystémiques de régulation 17 2. Quantification des services écosystémiques de régulation rendus par ces arbres en combinant • Synthèse bibliographique • Utilisation du modèle i-Tree et du logiciel Nature Value Explorer Source: https://www.itreetools.org/
  43. 43. Conclusions • Les géodonnées wallonnes sont proches de l’idéal pour les travaux de cartographies • Les méthodes proposées sont robustes et reproductibles > faciliter le travail d’évaluation des résultats du Plan Canopée à l’avenir • Etant donné la situation en occupation du sol, les temps de croissance des arbres et les projections climatiques, c’est maintenant que les villes doivent mettre en place des « plans canopées » • Prochaines étapes: – Projections climatiques sur base de scénarios de plantation – Estimations qualitatives et quantitatives des services écosystémiques de régulation rendus par les arbres – Mise en œuvre du Plan Canopée pour et avec les citoyens 18
  44. 44. 19 Pour plus d’informations c.wyard@issep.be b.beaumont@issep.be
  45. 45. Stratégies d’adaptation aux risques liés au changement climatique et à l’effet de chaleur urbain /in/shady-attia-14352a7 /www.shadyattia.org Sustainable Building Design Lab, UEE, Applied Sciences, University of Liège, Belgium shady.attia@uliege.be Prof. Dr. Shady Attia 1/20
  46. 46. • Project Manager: Hicham ARRAR • Project Team: Adrien DEREIMS, Ornella AKOGO, Tom BUSON, Elhadi MATALLAH, Deepak AMARIPADATH • Project Partners: MK Engineering, 1010 Firm, Brussels City LIEGE CREATIVE ULiège – RISE I 24/11/2022 Acknowledgment 2/20
  47. 47. UHI in Belgium
  48. 48. Urban heat island effect http://www.coolrooftoolkit.org/wp-content/pdfs/CoolRoofToolkit_Full.pdf Enlarge the outdoor cooling period Roofs and pavements cover about 60 percent of urban surfaces, and absorb more than 80 percent of the sunlight that contacts them. This energy is converted to heat, which results in hotter, more polluted cities, and higher energy costs. Fig. 4. Heat Island Effect Fluctuation On A Typical Urban Area Fig. 5. The Summer Urban Heat Island Effect 4/20
  49. 49. +1 C = 100 KM o Brussels = Reims Brussels = Paris Brussels = Lyon 5/20
  50. 50. CIE Standardized Skies in Brussels overcast sky intermediate sky clear sky clear turbid / turbulent Source: Wyard, C (2018). Global radiative flux and cloudiness variability for the Period 1959–2010 in Belgium: a comparison between reanalyses and the regional climate model MAR. Atmosphere, 9(7), 262. 6/20
  51. 51. Tropical Nights in Brussels Temperature variation between night and day Urban heating during the day and night is visible 7/20
  52. 52. UHI in Brussels
  53. 53. Tree Canopy Cover Indicator / 50% Target 37% Bruxelles Environment 9/20
  54. 54. 10/23 Operative Temperature in a Penthouse
  55. 55. EU requirements 12.09.2022 11/20
  56. 56. Acupuncture Approach
  57. 57. 27/07/2022 13/23
  58. 58. Acupuncture Approach 14 Satellite Mapping UHI Hot Spots Monitoring Drone Thermal Imaging Survey PET 3D Models ENVI-met Collage Evidence-based Design Plan Measure Evidence 64 Core Workstation 14/20
  59. 59. Conclusions
  60. 60. Housing against Trees vs 40% Target 37% Bruxelles Environment 16/20
  61. 61. Conclusions 1 Simulations report the following measures ineffective: 1. Green roofs & facades 2. Light colour roofs & facades 3. Narrow Streets 4. Dense street canopy Dimitri Strobbe Samuel Van de Vijver Our approach is a myth buster This is working: a) Natural Ventilation in relation to urban morphology & urban trees b) Vegetation of surface ‘Tegelwippen’ ‘Basucles de Tuile’ c) Trees for Shading
  62. 62. Conclusions 2 New vademecums for multi-purpose utility 'tunnels', a BIM & asset management system for BM, law to impose XYZ plans. Dimitri Strobbe 18/20
  63. 63. Conclusions 3 A participatory approach is needed: a) Communication strategy b) Social Acceptance Not In My Backyard (Municipality) NBS but NIMBY (Citizens) De auto is koning in Belgie: Bart Dewaele 19/20
  64. 64. Stratégies d’adaptation aux risques liés au changement climatique et à l’effet de chaleur urbain /in/shady-attia-14352a7 /www.shadyattia.org Sustainable Building Design Lab, UEE, Applied Sciences, University of Liège, Belgium shady.attia@uliege.be Prof. Dr. Shady Attia 20/20

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