2.Les interactions ville-climat

Ces dix dernières années, la croissance démographique de la région Provence-Alpes-Côte d’Azur a été nettement supérieure à la moyenne nationale (près de 1 % contre 0,68 % en France métropolitaine). Ce sont surtout les zones urbaines qui se sont développées (Figure 1). Quatre des vingt premières aires urbaines françaises se trouvent en PACA (Aix-Marseille, Nice, Toulon et Avignon). Cette croissance se situe principalement sur la bordure littorale et le long des grands axes de communication, toutes au sud de la région. Aujourd’hui, 80 % des habitants de PACA vivent dans ces pôles urbains. Dans les départements des Bouches-du-Rhône, du Var et des Alpes-Maritimes, plus de 50 % de la population vit dans des villes de plus de 50 000 habitants, et la plupart sur le littoral (3 habitants sur 4 se concentrent sur 10 % du territoire selon l’INSEE). En PACA, la concentration urbaine est un fait de société qu’il est impérieux de prendre en considération lorsque l’on aborde les questions de mode de vie, de risque, d’adaptation et d’impact climatique.

Figure 12. Consommation finale en énergie par commune et part de l’énergie non résidentielle en 2013 (source : Air PACA)

Par ailleurs, l’habitat en région méditerranéenne a toujours été peu dispersé : les villages et les villes sont surtout caractérisés par un habitat compact. En PACA, cette concentration s’est renforcée jusqu’aux années 1990, avant de diminuer ensuite sous l’effet de la périurbanisation et de la déconcentration de la population vers les centres périphériques. La ville devient alors un véritable enjeu environnemental. Ainsi, la densification géographique et démographique, et l’artificialisation due à la construction de la ville, peuvent exacerber les impacts des variations climatiques et créer des dynamiques naturelles particulières.

Dans un premier temps, nous tenterons de comprendre les interactions entre le climat et la ville. Nous essaierons ensuite de faire le bilan de la relation entre ville, émissions et modifications du climat afin d’envisager les impacts de ces variations sur le risque urbain. Enfin, nous verrons à quel point il est important de reconsidérer une écologie urbaine en accord avec les solutions d’atténuationet d’adaptation en insistant sur les solutions juridiques et réglementaires.

2.1. L’évolution du climat dans les villes de Provence-Alpes-Côte d’Azur

En ville, les conséquences du changement climatique sont particulières du fait des interactions entre la surface urbaine et la couche limite atmosphérique (Cf. Zoom 1) : la morphologie de la ville peut en effet modifier certains paramètres climatiques.

Évolution des températures et des phénomènes liés

En Provence-Alpes-Côte d’Azur, comme dans l’ensemble du territoire métropolitain, le changement climatique s’est déjà traduit par une hausse des températures, plus marquée depuis les années 1980. Sur la période 1959-2009, on observe une augmentation des températures annuelles d’environ 0,3°C par décennie. À l’échelle saisonnière, c’est l’été qui se réchauffe le plus avec une hausse de 0,4 à 0,6°C par décennie pour les températures minimales, maximales et moyennes.

En cohérence avec cette augmentation des températures, le nombre de journées très chaudes (température maximale supérieure à 30°C) et le nombre de nuits tropicales (température minimale supérieure à 20°C) ont augmenté. Le graphe suivant (Figure 2) montre l’évolution du nombre de nuits tropicales à l’aéroport de Nice : on passe d’une moyenne d’une quinzaine de nuits dans les années 1960 à environ 60 nuits aujourd’hui.

Figure 2. Nombre de nuits tropicales entre 1959 et 2015 à Nice (source : Météo-France)

Ces tendances à la hausse vont se renforcer tout au long du XXIe siècle. Elles vont particulièrement impacter les villes de la région qui sont déjà confrontées au phénomène d’îlot de chaleur urbain(ICU). Avec un réchauffement global qui, selon le scénario de concentration en GES serait de l’ordre de +2,5°C à +6°C pour les températures de l’été, les centres-villes risquent de devenir étouffants, en particulier la nuit. Dans l’hypothèse la plus pessimiste, les villes du littoral subiraient en moyenne 90 jours par an avec des températures nocturnes supérieures à 20°C. Or, plus que le pic de chaleur dans l’après-midi, c’est l’absence de fraîcheur nocturne qui procure l’inconfort le plus prononcé.

Évolution des précipitations

Les cumuls annuels de précipitations sont plutôt en baisse sur la période 1959-2009 en PACA. Cependant, ils présentent une très forte variabilité d’une année sur l’autre, comme l’indique le graphique d’évolution des précipitations annuelles à Toulon. Pour ne parler que des années les plus récentes, on peut observer que, si l’année 2007 a été très sèche à Toulon avec moins de la moitié du cumul annuel normal, l’année 2014 a été exceptionnellement pluvieuse avec un excédent de 70 %. Cette évolution à la baisse des précipitations (Figure 3) est sans doute un signal de changement climatique. Elle est à préciser en fonction des tendances qui ne sont pas toutes statistiquement significatives. À l’échelle saisonnière, la baisse concerne principalement l’été et l’hiver, mais très peu les autres saisons. Sur la période étudiée, le nombre de jours de fortes pluies (jours avec un cumul de précipitations > 10 mm) est stable à Aix-en-Provence et en baisse de 2 à 5 jours ailleurs.

Rapport à la référence 1961-1990 du cumul annuel de précipitations à Toulon (source : Météo-France)

L’étude de l’évolution des précipitations au cours du XXIe siècle reste un défi majeur pour les climatologues. Néanmoins, des tendances se dessinent sur le bassin méditerranéen :

  • une baisse des précipitations moyennes, à partir du milieu du XXIe siècle, avec des périodes de sécheresse plus longues. Pour les villes de PACA, cela pourrait compliquer l’approvisionnement en eau, d’autant plus que la demande risque d’augmenter (forte attractivité de notre région) ;
  • des épisodes méditerranéens potentiellement plus intenses à la fin du XXIe siècle qui se traduiraient par une augmentation du nombre d’inondations urbaines dues au ruissellement sur des surfaces de plus en plus imperméabilisées.

Ces tendances restent à confirmer par le prochain lot de projections climatiques en cours de réalisation.

Le climat urbain en Méditerranée : échelles et spécificités

Les villes méditerranéennes, par leur configuration spatiale et géographique (proximité du littoral, forte demande en eau, climat favorisant les sécheresses estivales et les évènements météorologiques extrêmes comme les pluies intenses) et par leur croissance, sont considérées comme des milieux particulièrement vulnérables, des “hot spots” du changement climatique.

L’analyse du climat urbain méditerranéen s’effectue à différentes échelles spatio-temporelles : celles (i) du canyon urbain ou microclimat urbain (quelques centimètres à quelques mètres ; de quelques minutes à quelques heures), (ii) du quartier ou climat local urbain (quelques kilomètres ; quelques heures à jours), (iii) de l’agglomération (plusieurs kilomètres ; jour, mois, année) ou du méso-climat urbain avec des outils et méthodes parfois encore peu utilisés, tels que la mise en place de dispositifs de mesures aux échelles microclimatiques et locales.

Les spécificités du climat urbain sont notamment : une température plus élevée que dans les zones rurales environnantes (surtout en fin de journée et la nuit), des vents spécifiques (brise thermique « de campagne », détectable dans les très grandes villes), la présence de pollution urbaine, une insolation affectée par les multiples effets de masques… Ces caractéristiques mettent en évidence l’îlot de chaleur urbain dont la distribution spatiale dépend essentiellement de l’occupation du sol et des paramètres météorologiques. Or, la climatologie actuelle n’est pas encore en mesure de modéliser toute la complexité des interactions ville-climat.

Ces spécificités du climat urbain méditerranéen sont dues à la prédominance des ciels clairs (sauf cas particuliers), des calmes synoptiques (phénomènes radiatifs), des contrastes terre/mer ou montagne/vallée provoquant des brises thermiques ou ville/campagne. L’architecture, ancienne et moderne, les matériaux clairs, les immeubles anciens, hauts et étroits, permettent un drainage de l’air chaud vers le haut, et les rues étroites sont à l’abri du rayonnement solaire(fraîcheur estivale, vieilles villes, etc.).

ZOOM 1. Couche limite atmosphérique en milieu urbain et qualité de l’air

La couche limite atmosphérique qui, en milieu urbain, prend le nom de couche limite urbaine (CLU), est la couche d’air sous influence de la surface. L’épaisseur de cette couche d’air est variable en fonction de l’heure de la journée et de la saison. Elle joue un rôle important dans les échanges de chaleur, d’humidité, ainsi que sur la concentration de polluants. Il est donc important de bien comprendre son fonctionnement. L’épaisseur de la CLU est produite par la présence de tourbillons d’air. Plus l’air est turbulent, plus les échanges d’énergie, de matière et de mouvement entre la surface urbaine et l’atmosphère sont favorisés et efficaces. Cette turbulence est plus ou moins importante en fonction de la présence de vent et/ou de la température de surface (qui vont caractériser la stabilité de l’atmosphère), et de la rugosité de la surface. Plus il fait chaud et/ou plus les obstacles en surface sont importants, plus les mouvements d’air brassent et mélangent l’air. Par exemple, en journée, la CLU possède une épaisseur supérieure à celle de la nuit car il fait plus chaud. D’une façon générale, la différence d’épaisseur de cette couche est aussi observée entre les saisons chaudes (printemps, été) et froides (automne, hiver). C’est pour cette raison, qu’en hiver, il est souvent observé deux pics de pollution dus au trafic routier (matin et soir), alors qu’en été, seul celui du matin est observé. Tôt le matin, l’épaisseur de la CLU est comparable en hiver et en été. Elle est généralement plus épaisse l’après-midi lors des belles journées ensoleillées d’été. Les polluants sont donc dilués dans un plus grand volume d’air et les capteurs de qualité de l’air mesurent de plus faibles concentrations. En milieu rural, la couche limite atmosphérique a une épaisseur moins importante car la température et la rugosité sont souvent plus faibles en milieu rural qu’en milieu urbain.

Figure 4. Représentations diurne et nocturne de la CLU (source : Hidalgo & Thomasset)

À l’intérieur de la couche limite atmosphérique (sous la courbe noire, Figure 4), on peut différencier la couche de surface, aussi appelée « canopée », qui représente le volume d’air entre les éléments rugueux. Ses propriétés sont importantes car c’est la couche d’air en contact direct avec la population au sein de laquelle la majorité des activités humaines se développent. La couche limite atmosphérique en milieu urbain est plus volumineuse le jour que la nuit. La couche limite rurale représente la couche limite atmosphérique au niveau de l’environnement rural hors de la ville. Dans la Figure 4, le pic de la couche au niveau de la ville est plus prononcé la nuit que le jour. Ceci traduit une transition plus abrupte des propriétés (température, vent, composition chimique, etc.) entre la ville et la campagne. La différence de température entre la ville et ses alentours est ainsi appelée « îlot de chaleur urbain ».

La nécessité de développer les outils adaptés pour la mesure du climat urbain

En climatologie, la compréhension et l’imbrication des échelles spatiales et temporelles sont indispensables pour comprendre les phénomènes à l’échelle urbaine. Les simulations des modèles climatiques régionaux (MCR) prévoient, selon plusieurs scénarios, la fréquence et l’intensité des évènements météorologiques extrêmes tels que les canicules estivales qui peuvent renforcer les ICU, et permettent de les anticiper. Toutefois, elles ne donnent pas d’éléments de réponses aux échelles locales. Ainsi, il est intéressant et nécessaire de développer des modèles, instrumentations et mesures capables de simuler les phénomènes climatiques locaux. Ces démarches, aux échelles locales urbaines, peuvent être les prémices de méthodes d’adaptation à l’évolution du climat, notamment à court et à moyen terme. Elles permettraient de reconsidérer certaines politiques en matière d’urbanisme (densification, usage du sol ou politique énergétique), ainsi que certaines pratiques en matière d’architecture (orientation, usage de matériaux). Les aménageurs vont devoir intégrer la question climatique dans leur pratique et mettre en œuvre des solutions urbaines en Méditerranée, afin de limiter les effets néfastes du changement climatique (inconfort thermique, pollution, etc.), surtout en période estivale.

Au sein des villes méditerranéennes, des initiatives locales sont menées par différentes équipes de recherche pour mieux comprendre le climat urbain, et plus particulièrement la variabilité spatiale et temporelle de l’ICU. L’accent est mis sur les études estivales, compte tenu des caractéristiques du climat méditerranéen, mais aussi de la forte probabilité d’intensification des canicules à l’avenir.

Mesurer, comprendre et modéliser le climat aux échelles fines permet d’agir en faveur de la transformation de la ville en proposant des implantations et des structures urbaines plus réfléchies.

De nouveaux défis liés au changement climatique supposent de nouveaux modes de gestion pour la ville et appellent l’usage de données fiables à échelle fine, aussi bien pour le climat que pour le suivi des impacts. C’est à partir d’indices, tels que l’indice humidex (mesure utilisée par les météorologues pour intégrer les effets combinés de la chaleur et de l’humidité), et d’indicateurs, indispensables pour développer un outil adapté à la complexité urbaine et à ses spécificités, qu’il est possible d’envisager une approche interdisciplinaire capable de prendre en compte la complexité des villes contemporaines à travers une coaction entre les scientifiques et les politiques.

ZOOM 2. Inventaire de quelques travaux réalisés en région Provence-Alpes-Côte d’Azur

À l’échelle d’un quartier ou d’une ville, il faut pouvoir disposer d’outils permettant de quantifier les changements locaux (îlots de chaleur/fraicheur, zones de vulnérabilité ou zones protégées) afin de pouvoir en tirer parti. Actuellement, il existe des projets de développement de réseaux de mesure des concentrations de gaz à effet de serre (GES) à micro-échelle, calqués sur le modèle des réseaux de surveillance de la pollution atmosphérique, qui permettraient de disposer de mesures précises évaluant les évolutions déjà perceptibles et les impacts des aménagements. Le LABEX OT-Med (www.otmed.fr) développe un projet de mesure et de modélisation du dioxyde de carbone (CO2) à Marseille. Quatre stations de mesure du CO2 fonctionnent dans le cadre de l’étude. Leur rôle est d’apporter une première estimation du forçage anthropiquede CO2 issu de la ville de Marseille et d’évaluer la représentativité de sites existants qui donneront des indications sur la faisabilité de l’approche atmosphérique. Des outils d’inventaire des émissions de GES sont également disponibles et permettent de scénariser les évolutions envisagées en fonction des différents scénarios à tester. Ils ont été développés par Air PACA et sont mis à jour annuellement : Emiprox (emiprox.airpaca.org) fournit l’ensemble des émissions de GES d’un territoire sur une année donnée, tandis qu’Energ’Air (energair.airpaca.org) fournit uniquement celles liées à une consommation énergétique. Les deux outils permettent de descendre de l’échelle régionale à l’échelle communale et détaillent les sources d’émissions. Ce type d’outil cadastral est très utile pour établir un diagnostic initial des émissions de GES (leur ampleur, leurs sources, etc.) sur un territoire ou une ville. Ils permettent aussi de faire un lien direct avec les émissions de polluants atmosphériques car ces derniers sont également recensés avec le même niveau de détail. L’utilisation de modèles de dispersion 3D basés sur la CFD (Computational Fluid Dynamics) est aujourd’hui envisagée pour modéliser et étudier la dispersion des polluants atmosphériques en zones urbaines. Ce type d’outil peut être aussi utilisé pour modéliser les flux de températures entre les bâtiments afin d’identifier les ICU, voire de les anticiper dans le cadre de la construction d’un nouveau quartier.

Photo 2. Des microclimats urbains sous l’effet de l’ombre des bâtiments et de la végétation (illustration)

2.2. Mesures, instrumentations et modélisation du climat urbain en région PACA

Des modélisations adaptées aux échelles urbaines ?

De nombreux pays méditerranéens s’appuient sur des organismes publics pour simuler le climat urbain à l’aide des modèles climatiques régionaux, ou utilisent l’ensemble des modèles disponibles aux échelles régionales dans Med-CORDEX. En collaboration avec des services climatiques, ils peuvent aussi développer des indices, réalisés à partir de simulations climatiques, adaptés à des questions appliquées. Les modèles climatiques régionaux mettent en évidence des tendances climatiques moyennes et les probables changements de variabilité interannuelle à des échelles supérieures à la dizaine de kilomètres. Ils ne permettent pas de donner des réponses à l’échelle intra-urbaine. D’autres types de modèles, plus adaptés aux échelles urbaines, affinent l’analyse dans les canyons urbains. De son côté, TEB/ISBA intégré à Méso-NH est performant au niveau d’un quartier et de l’agglomération.

Les mesures fixes intra-urbaines en complément des réseaux nationaux et régionaux

Des mesures spécifiques en milieu urbain (photo 3) sont requises pour spatialiser les paramètres météorologiques afin de pallier l’insuffisance des enregistrements fournis par les réseaux conventionnels. Toutefois, à l’échelle d’une agglomération, ces mesures demandent une attention particulière pour le choix des points de mesure, des périodes durant lesquelles elles sont effectuées et de l’étalonnage du matériel utilisé. L’ICU, à titre d’exemple, peut être mesuré à trois niveaux principaux d’altitude, à environ 2 m de la surface et dans l’air libre.

Le modèle SURFEX de Météo France

SURFEX est un modèle d’échange surface-atmosphère développé par le centre de recherche de Météo-France (CNRM-GAME). Il calcule les échanges de chaleur (rayonnement, conduction, convection), l’humidité et le dioxyde de carbone entre la surface de la terre et l’atmosphère. Il comprend aussi un modèle de couche limite pour déterminer la température, le vent et l’humidité des premiers niveaux de l’atmosphère.

Types de mesures en villes : fixes et itinérantes pour la température de l’air

Les mesures peuvent être fixes et/ou itinérantes. Les premières sont réalisées sous abri, au sein d’un réseau de stations et/ou de capteurs météorologiques. Le réseau mis en place densifie un réseau conventionnel ou enregistre des observations climatiques aux échelles micros et locales, et tient compte de paramètres précis : ICU, variabilité spatiale et temporelle des températures, etc. Lors de l’installation des instruments de mesure en ville, certaines précautions sont requises comme le dégagement du milieu, l’aération du site la journée ou encore les mesures de sécurité évitant les risques de pannes électriques, de vandalisme et de vol.

Photo 3. Dispositifs de suivi des températures et de l’humidité sous abri à Marseille dans le cadre d’une campagne de mesures estivales

Lors de mesures itinérantes, il est utile de limiter la duréedes mesures (30 à 50 min au plus) pour éviter au maximum les écarts engendrés par le cycle diurne. Les déplacements peuvent se faire en voiture, à pied, mais aussi en vélo selon les distances à parcourir. Les mesures peuvent être effectuées d’une façon continue ou d’une manière semi-itinérante (avec des arrêts) et ne pas dépasser deux minutes par point de mesure.

ZOOM 3. Inventaire de quelques travaux réalisés en région Provence-Alpes-Côte d’Azur

Le projet MC3 - Mediterranean Cities and Climate Change - a engagé un programme afin d’étudier la variabilité spatio-temporelle des températures au sein des espaces publics d’un quartier marseillais en période estivale. L’objectif est de proposer un protocole rigoureux permettant la mise en place d’un réseau de 12 capteurs de type « dataloggers» (température et humidité) en tenant compte des facteurs morphologiques urbains et environnementaux.

En effet, ce protocole résulte d’une discrétisation basée sur une base de données spatialisée prenant en compte les principales variables qui ont une influence sur la température à l’échelle locale. Le but est de placer des capteurs au sein des différents environnements représentatifs de l’hétérogénéité de la zone d’étude.

Figure 5. Températures moyennes lors de la mesure itinérante du 20/07/2016 à 13h dans le quartier du Panier à Marseille (source : Élodie Briche / CRIGE-PACA, ORTHO 2014)

Ce réseau, en fonctionnement durant toute la période estivale, a été complété par des mesures itinérantes diurnes et nocturnes en situations radiatives (temps clair, vents faibles), pour appréhender la variabilité des températures en milieu urbain où les gradients thermiques peuvent être importants sur de faibles distances. Ces fluctuations thermiques ont un impact sur les usages et les pratiques des espaces publics. Ainsi, en plaçant le réseau à proximité de ces espaces, il est possible d’étudier et observer conjointement les usages et les pratiques en période estivale, et d’évaluer l’impact des conditions météorologiques avec un éventuel changement des pratiques sociales. Par exemple, par temps de fortes chaleurs ou de mistral, les pratiques sont contraintes par ces conditions à différents niveaux.

La Figure 5 montre la spatialisation des relevés itinérants de températures visant à compléter un réseau fixe. L’intérêt est d’observer la variabilité spatiale et temporelle des températures en situation radiative à différents moments de la journée. Ce processus permet d’identifier les îlots de fraîcheur et de chaleur sur la zone d’étude en comparant plusieurs dates de relevés et de créneaux horaires.

Mesures itinérantes des températures à vélo

Les facteurs qui influencent la température sont multiples : cette variable météorologique change de valeurs sur de courtes distances au sein d’un fragment urbain. Les couleurs et les matériaux de revêtement de surface (occupation du sol), la morphologie du bâti (densité, hauteur des constructions, largeur des rues, etc.), l’orientation des avenues par rapport au soleil et aux vents dominants, l’implantation d’espaces végétalisés et de points d’eau (des simples fontaines aux miroirs d’eau) sont des éléments qui modifient les températures, car ils jouent un rôle dans les phénomènes de réflexion ou d’absorption du rayonnement solaire et dans le couple évaporation-condensation. Ainsi, des mesures itinérantes à vélo (thermomètre fixé au cintre à 1 m au-dessus du sol) ont été réalisées pour connaître les températures en ville. C’est l’un des moyens les plus efficaces pour capturer leur forte variabilité spatiale par la rapidité et la fluidité du déplacement offert par ce moyen de transport doux.

Photo 4. Vélo et capteurs disposés pour les mesures itinérantes
Figure 6. Cartographie et analyse des mesures itinérantes en 2015 à Nice (source : Nicolas Martin / photo aérienne et vue 3D : Google Earth)

Des campagnes de mesures se sont déroulées de mai à septembre 2015 dans la ville de Nice (Figure 6), sur 54 jours (soit un jour sur deux en moyenne) et en milieu d’après-midi. L’objectif était d’enregistrer les températures maximales journalières (photo 4). Même si ce souhait paraissait difficile à satisfaire tant l’occurrence horaire et la durée du pic de température sont variables en fonction des espaces, la cartographie moyenne obtenue est assez fidèle à la réalité.

Au sein des espaces semi-urbains ou urbains, les températures oscillent entre 25,5 et 28°C avec des variations importantes sur de courtes distances. Il peut s’agir d’un changement d’occupation du sol (passage d’un revêtement bétonné à une surface engazonnée avec une chute de 1°C en moyenne sur quelques mètres) ou de topographie. Sur un versant à forte pente, la combinaison d’une route bitumée et d’un talus blanc réfléchissant les rayons solaires peut provoquer une hausse des températures de près de 2°C. Enfin, la simple orientation des rues et le jeu des ombres portées du bâti génèrent des artères plus ou moins chaudes en fonction de la position du soleil dans le ciel (en été, vers 15h30-16h00, les rues orientées nord-sud sont bien moins exposées que celles orientées est-ouest, avec plus de 1°C de différence en moyenne).

Types de mesures en villes : mesure des concentrations urbaines de CO2 et de CH4 à Marseille

Les études sur le changement climatique analysent les variations de concentrations du dioxyde de carbone (CO2) et du méthane (CH4) dans l’air à l’échelle mondiale. Au niveau des centres-villes, on peut suivre ces indicateurs afin de définir les micro-variations et évaluer l’efficacité des politiques visant à limiter l’impact du changement climatique. Depuis octobre 2016, Air PACA a équipé l’une de ses stations de surveillance de la qualité de l’air (station urbaine de fond) d’un appareil permettant de mesurer ces paramètres en parallèle des polluants atmosphériques. Cette station est située à Cinq-Avenues à Marseille (Figure 7).

Les résultats attendus permettront de relier la variation des niveaux de pollution aux variations des niveaux de GES, et de quantifier l’évolution à court, moyen et long terme au coeur de la cité par rapport aux évolutions nationales et internationales.

Figure 7. Concentrations en CO2 (en ppm) en fonction du temps, octobre 2016 à janvier 2017, station Cinq-Avenues à Marseille (source : Air PACA)

2.3. Confort climatique, qualité de l’air et modélisation

Le microclimat en tissu ancien et le confort hygrothermique des espaces urbains

De nos jours, les travaux de recherche qui traitent de la climatologie urbaine ont permis de comprendre de façon plus précise les effets climatiques engendrés ou subis par la ville. Les études concernant l’ICU en sont des exemples manifestes. Même si ce phénomène a été mis en évidence dès le XIXe siècle pour la ville de Londres, des études plus récentes ont permis de mieux cerner les mécanismes amplificateurs ou les actions destinées à les réduire afin d’améliorer le confort ou de minimiser les risques pour la santé. À une échelle plus restreinte, des différences climatiques peuvent être ressenties et observées selon le lieu en milieu urbain. Il s’agit de variations microclimatiques qui sont la conséquence de la diversité des formes bâties et des espaces urbains, des qualités de sol, de la présence et des caractères des végétaux, des étendues d’eau et des activités productrices de chaleur (transports, climatisation, etc.).

Il existe aujourd’hui en région PACA, comme sur l’ensemble du territoire national, de nombreuses stations météorologiques permettant de réaliser des relevés climatiques locaux. Ces stations sont localisées et disposées de façon à éviter toute influence perturbatrice d’un environnement bâti ou naturel sur le régime d’ensoleillement, l’humidité et la vitesse de l’air. Or, ce sont justement les effets de ces perturbations sur la modification du climat local qui permettent de caractériser les conditions microclimatiques des espaces aménagés. Les centres urbains sont souvent composés de tissus anciens réputés pour leur adaptation au climat. Il est donc nécessaire d’identifier et de mettre en valeur les qualités microclimatiques de ces espaces en vue de les préserver, en particulier en région méditerranéenne.

Figure 8. Relevés de températures (°C) sur un parcours réalisé le 25/06/2013 de 10h00 à 11h00 à Marseille : rue de la République - quartier du Panier - esplanade de la Major - Fort Saint-Jean - quai de la Mairie - place Bargemon (source : J. Autran, M-.A. Dabat)

C’est dans ce sens qu’une étude exploratoire visant à analyser les conditions hygrothermiques estivales dans le quartier du Panier à Marseille (Figure 8) a été réalisée. Il était question d’étudier l’influence des caractéristiques spatiales ainsi que celles du bâti sur les ambiances extérieures. L’objectif consistait à identifier les qualités d’ambiances singulières afin de les mettre en valeur et de les préserver. Une analyse préalable a permis de classifier les espaces urbains caractéristiques de ce tissu ancien. En fonction de l’orientation, de la largeur des rues, du gabarit des bâtiments et de la taille des places, des espaces représentatifs ont été choisis. Des mesures itinérantes pendant une journée chaude d’été ont permis d’analyser l’influence des variations spatiales sur les ambiances hygrothermiques entre les espaces urbains composant le quartier du Panier avec sa périphérie.

Figure 9. Profils des températures de l’air les 11, 12 et 13 août 2013 dans l’ensemble des espaces étudiés (source : M. Belmaaziz)

Globalement, les mesures effectuées à différents moments de la journée (Figure 9) montrent la particularité de cette partie du centre ancien, à l’inverse de la périphérie où les espaces demeurent plus chauds que les rues et les places du quartier du Panier. Les résultats de mesures fixes, issues d’une campagne estivale durant les mois de juillet et août, ont permis de confirmer ce dernier constat. Ainsi, pendant la journée, les rues canyon et les places du tissu ancien dense sont plus fraîches que les rues larges avoisinantes, alors que les températures de nuit restent similaires.

Par ailleurs, ces mesures montrent également que les rues canyon du tissu ancien se comportent généralement de la même manière quelle que soit leur orientation. Néanmoins, à cause de leur exposition à la brise marine, celles orientées est-ouest ont tendance à demeurer légèrement plus fraîches la nuit. La comparaison des températures de l’air enregistrées sur deux places du Panier montre aussi qu’une place plus ouverte est généralement plus chaude le jour qu’une place plus étroite. De plus, l’ombrage des arbres existants accentue ce phénomène. Même s’il ne s’agit là que de conclusions partielles, elles permettent de comprendre et de repérer desphénomènes particuliers qui caractérisent des espaces urbains appartenant à un tissu ancien. Une analyse plus fine où seront croisés d’autres paramètres (températures de l’air, exposition aux vents et humidité) permettra de mieux comprendre leurs effets sur le comportement microclimatique des espaces considérés. Au-delà de ces conclusions et de celles émanant d’études similaires sur le microclimat en ville, se pose alors la question de leur transcription en recommandations opératoires dans les documents d’urbanisme en vue des futures propositions d’aménagement intégrant la dimension environnementale.

Le rôle de la pollution dans le climat urbain, mesure de la qualité de l’air et modélisation

Bien que la plupart des GES, comme le CO2 ou le CH4, n’ont pas d’impact sur la santé, certains composants atmosphériques (ozone ou aérosols, par exemple) ont un impact à la fois climatique et polluant (Figure 10). Même si les effets sont différents, changement climatique et pollution se rejoignent sur plusieurs points : les origines d’une partie importante des émissions sont identiques (trafic routier et maritime, chauffage urbain, industrie) et les émissions sont en forte augmentation dans un cas comme dans l’autre au niveau mondial.

La réduction des sources a donc des effets de cobénéfices. Pourtant, la lutte contre le changement climatique et les efforts de réduction des émissions de polluants atmosphériques ne convergent pas toujours. Les exemples ne manquent pas, tels que le bonus-malus sur l’achat d’automobiles à faibles émissions de CO2, qui ne prend pas en compte les émissions de polluants. Lors de la mise en place de nouvelles technologies de moteurs moins polluants ou de filtration des émissions industrielles, les systèmes produisent souvent plus de CO2. La massification de l’usage du chauffage au bois ou des agro-carburants diminue les émissions de CO2, mais conduit à des émissions non négligeables de polluants atmosphériques.

Afin de garantir un double effet positif sur le climat et la pollution atmosphérique, la solution à privilégier est la sobriété. En effet, le fait de consommer moins d’énergie garantit une baisse d’émission globale. Cela s’applique en termes de consommation pour les véhicules, les chaudières ou l’usage des produits phytosanitaires dans l’agriculture. Il est aussi important de retenir l’interaction entre le changement climatique et la pollution atmosphérique : par exemple, l’ozone contribue au réchauffement de l’atmosphère et les particules tendent à la refroidir (Figure 11).

Figure 10. Indice Global par Commune[NBP]Indice multipolluant (PM10, NO2 , O3 ) agrégé à la commun en 2016 (source : Air PACA, BDCARTO IGN)
Figure 11. Impact de la lutte contre la pollution sur les émissions, avec incidence sur le climat. Les lignes en trait plein indiquent un impact connu, les lignes en pointillés un impact incertain (source : GIEC)

Inversement, les modifications locales des conditions météorologiques liées au changement climatique peuvent avoir des conséquences sur l’évolution des concentrations de polluants dans l’air :

  • conditions anticycloniques plus fréquentes : stagnation des polluants dans les basses couches de l’atmosphère ;
  • vents plus importants : dispersion locale et / ou transport sur de grandes distances (pollution atmosphérique transfrontalière) ;
  • augmentation de la température et/ou du rayonnement solaire : augmentation de la formation d’ozone à partir de ses précurseurs (CH4, CO, NOx, COV).

Bien qu’elle soit le plus souvent favorable à l’air et au climat, l’amélioration de l’efficacité énergétique peut aussi être à double tranchant : une meilleure isolation des logements permet de moins chauffer et de limiter le recours à la climatisation, et donc de dégager moins de CO2 et de polluants dans l’air ambiant. Mais, si la ventilation n’est pas convenablement assurée, les concentrations intérieures de polluants sont plus élevées. En effet, le mode de vie, les matériaux de construction, de décoration, et les produits d’entretien entraînent une pollution supplémentaire à l’intérieur des bâtiments (lieux d’habitation ou de transport, écoles, établissements publics, etc.). Ces considérations illustrent bien la complexité des mécanismes opérant à l’échelle d’une ville.

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