SIMULATION DES MICROCLIMATS URBAINS

Estonta Urbo a rencontré Markus Luisser, ingénieur et fondateur de Rheologic. Il travaille depuis 8 ans au développement d’un outil de simulation des microclimats urbains pour y adapter les aménagements.

L’aménagement durable du territoire peut se définir sous différentes approches non exclusives et dont l’association est souvent possible voire même bénéfique.

Face au climat : sobriété et adaptation

D’une part, on peut penser la construction de l’objet urbain de manière plus écologique et raisonnée, incitative pour des modes de vie plus sobres. On entend par ces mots l’emploi de matériaux, de procédés ou d’infrastructures moins coûteuses en carbone et en énergie. Des exemples aujourd’hui courants seraient la limitation de l’utilisation du béton au privilège du bois, la perméabilisation des sols, l’amélioration de la performance énergétique des bâtiments ou la réalisation d’aménagements cyclables et de réseaux de transports en commun performants.

D’autre part, il s’agit aujourd’hui de penser l’aménagement de la ville avec le climat et non plus en en faisant abstraction. Celui-ci se dérègle et des conséquences à court terme sont et seront perçues quelle que soit la trajectoire embrassée et la transition engagée. Il faut s’y préparer, s’y adapter.

 

Ainsi, cette deuxième vision de l’aménagement vient se greffer à la première (qui limite les causes) pour limiter les conséquences. Elle vise à construire la résilience de nos lieux de vie, à préserver leur confort malgré les perturbations à venir (canicules, fortes pluies, inondations…). Ainsi, lors de la conception d’un projet urbain, les aménageurs se posent systématiquement des questions de gestion des eaux pluviales ou de traitement des îlots de chaleur par exemple.

La problématique de l'ilot de chaleur urbain

L’îlot de chaleur urbain (ICU) est un phénomène atmosphérique qui se caractérise par une augmentation de la température en milieu urbain du fait de certaines de ses caractéristiques. 

En particulier, c’est par sa minéralité et la densité des activités humaines que la ville stocke la chaleur. Au contraire, les trames vertes et bleues ou les zones rurales environnantes constituent des puits de fraîcheur grâce à une présence plus importante de végétation et beaucoup moins de matériaux à forte capacité thermique. De plus, le milieu urbain est caractérisé par des surfaces minérales imperméables, souvent de couleur foncée, dont l’albédo - c’est-à-dire l’indice de réfléchissement - est faible. Ainsi, ces surfaces captent et stockent les rayons infrarouges du soleil, pour les restituer sous forme de chaleur.

Le confort thermique est alors considérablement réduit au sein de ce microclimat de la ville, appelé îlot de chaleur urbain. Lors d’épisodes de forte chaleur, on peut remarquer des différences de températures atteignant jusqu’à 15°C entre le milieu urbain et la zone rurale voisine. 

Un outil de simulation pour des aménagements adaptés

Nous avons rencontré Markus Luisser, qui travaille sur une des dimensions de l’adaptation de nos villes au changement climatique pour en préserver le confort. Il fournit un travail de recherche en matière de conception bioclimatique qui permet, entre autres, le traitement des îlots de chaleur.

 

Le bioclimatisme consiste justement à faire avec le climat. Il s’agit de tirer parti au maximum de l’environnement direct des aménagements pour en subir le moins possible les inconvénients et en valoriser les avantages. Par exemple pour le cas spécifique de l'îlot de chaleur urbain, il s’agira de proposer des puits de fraîcheur dans l’espace aménagé : arbres ou espaces verts, points d’eau, matériaux plus clairs et absorbant moins la chaleur… Ces propositions d’adaptation présentent souvent des co bénéfices et conduisent aussi à la sobriété de l’aménagement. Toutefois, il faut pouvoir prédire ces conditions climatiques afin d’adapter en conséquence la conception du projet.

 

Via la start up Rheologic qu’il a cofondée, Markus Luisser travaille donc sur un outil de simulation des microclimats urbains. Cet outil numérique prend en entrée les relevés météorologiques des 10 dernières années sur la zone concernée : température, vent, ensoleillement, humidité. A partir de ces données il construit un modèle du microclimat du quartier. Cet outil permet ainsi de simuler les conditions de température (effective et ressentie). Son modèle prédictif simule ainsi au cours de la journée les ombres portées des bâtiments et intègre les conséquences induites en termes de température. Il prend en compte les couleurs de surface et l’exposition solaire directe comme indirecte (réflexion du soleil) pour déduire la chaleur stockée dans les matériaux et donner une évaluation de la température. Les résultats sont plutôt concluants une fois confrontés aux expériences et un écart de l’ordre de 1,5°C est relevé.

Aussi, une bonne prédiction des flux d’air et du vent est établie à partir de la forme urbaine (géométrie des rues, volumes et tailles des bâtiments) et de l’historique météorologique de la zone. Le vent influe également sur la température mais aussi sur la nature des aménagements à venir. Par exemple, dans le cadre du réaménagement d’une place, on privilégiera, autant que possible, les axes les moins ventés pour une terrasse de café ou une piste cyclable.

 

Ces prédictions permettent de proposer des aménagements appropriés, et par exemple d’identifier les lieux où les îlots de fraîcheur doivent être placés. L’outil de simulation permet également de simuler le site après aménagements pour en vérifier les bénéfices en termes de microclimat : quel est l’effet positionnement d’un point d’eau, d’une tranchée végétalisée ou encore d’un parc sur cet espace ? Est-ce que cela semble suffisant pour limiter l’impact des grandes chaleurs ? Autant de questions auxquelles Rheologic tente d’aider à répondre et ce, pour chaque projet.