Ilha de calor urbano

As ilhas de calor urbanas ( abreviadamente CIP ) são elevações localizadas de temperatura, particularmente temperaturas máximas diurnas e noturnas, registradas em áreas urbanas em comparação com áreas rurais ou florestas vizinhas ou a partir das temperaturas médias regionais. Este teria sido entendida e descrita pela primeira vez no XIX th  século Londres, por Luke Howard , um farmacêutico apaixonado pela meteorologia .

Dentro de uma mesma cidade, diferenças significativas de temperatura podem ser notadas de acordo com a natureza do uso do solo (floresta, corpos d'água, subúrbios, cidade densa ...), o albedo , o relevo e a exposição (lado sul ou norte ) e, claro, dependendo da estação e do tipo de clima. As ilhas de calor são microclimas artificiais. Por exemplo, a cidade de Atenas na Grécia e algumas de suas estações meteorológicas são caracterizadas por uma forte ilha de calor urbana.

Esse aquecimento parece estar piorando e requer novas estratégias de adaptação .

Problemas atuais e futuros

De acordo com o Observatório Nacional sobre os Efeitos do Aquecimento Global (ONERC), a população urbana francesa mais que dobrou de 1936 a 2006. Aumentou de 22 milhões para quase 47 milhões de habitantes urbanos; uma em cada duas pessoas vivia em cidades em 1936 contra mais de três em quatro por volta de 2010. No entanto, as cidades apresentam desafios particulares, porque “mais vulneráveis ​​pelo grande número de pessoas que aí residem e pela concentração de estabelecimentos e infraestruturas” . Bolhas de calor podem afetar a qualidade de vida desses moradores da cidade, bem como sua saúde. Adaptação às mudanças climáticas , a ecologização dos pisos, paredes, telhados e terraços, e um urbanismo diferente, é um desafio para o planejamento do XXI th  século.

Algumas cidades foram pioneiras em termos de experimentação, incluindo Chicago (Estados Unidos), Durban (África do Sul), Keene (Estados Unidos), Londres (Reino Unido), Nova York (Estados Unidos), Port Phillip (Austrália), Rotterdam (Holanda) , Toronto (Canadá).

As cidades estão esquentando mais rápido do que o resto do país. Modelos e mapas interativos elaborados pela Agência Europeia do Ambiente mostram as cidades europeias mais afetadas pelas alterações climáticas, com base em dados recolhidos em cerca de 500 cidades. Para além das ondas de calor, mapas de poluição sonora, qualidade do ar ou qualidade das águas balneares europeias completam a ferramenta, bem como um relatório.

Causas

Essas "bolhas de calor" são induzidas pelo cruzamento de dois fatores:

• atividades humanas mais intensas e principalmente concentradas nas cidades. Algumas dessas atividades são importantes fontes e crônica de calor , tais como plantas , motores de combustão , motores a jato de aviões (especialmente decolagem), caldeiras de sistemas (individuais ou colectivas) ar condicionado , água quente circulando no esgoto , velho redes de aquecimento , por vezes, mal isoladas, etc.
• uma mudança na natureza da superfície do planeta, a urbanização torna a cidade um ambiente que absorve mais calorias solares do que o ambiente seria se tivesse permanecido natural ou cultivado . Superfícies pretas ( alcatrão , terraços pavimentados, materiais escuros e muitos edifícios envidraçados) se comportam como coletores solares ou estufas que então retornam a radiação solar absorvida na forma de radiação infravermelha que aquece o ar urbano e - sem vento - o todo ambiente urbano.

Problemas

Essas ilhas reduzem muito os efeitos do frio na cidade, mas apresentam vários problemas:

• Em escalas locais (pátios internos em particular), o ar-condicionado elétrico pode exacerbar muito o fenômeno; os condicionadores de ar resfriam o interior do prédio, mas, ao rejeitar as calorias em locais às vezes mal ventilados, eles aquecem, o que causa o superaquecimento do prédio.
• Eles reduzem o orvalho , névoas e neblinas urbanas (excluindo cidades costeiras e vales profundos). No entanto, orvalhos e névoas, se contribuem para os problemas de ataques ácidos a edifícios em áreas onde o ar é ácido, também ajudam a purificar o ar de aerossóis e certas poeiras e pólen em suspensão.
• eles reforçam a poluição do ar, agravando as nuvens atmosféricas e os efeitos da inversão atmosférica (fontes de contenção da poluição sob o teto urbano). Eles pioram os efeitos na saúde.
• Eles podem ajudar a modificar a composição físico-química do ar, promovendo certa poluição fotoquímica .
• Eles reforçam os efeitos socioeconômicos e de saúde das ondas de calor .
• Eles interrompem as médias de leitura de temperaturas regionais e locais e, portanto, a previsão do tempo, porque muitas estações meteorológicas foram cercados durante o XX th  século por um tecido urbano cada vez mais denso e "quente".
• A precipitação está aumentando nas cidades. Como o ar é ligeiramente mais quente nas áreas urbanas, as nuvens cumulonimbus se desenvolverão principalmente nessas regiões e, portanto, as tempestades se formarão principalmente nas cidades.
• Elas são benéficas para a prática de vôo livre e vôo livre . De fato, os estacionamentos dos hipermercados , que possuem uma grande área de superfície, são excelentes reservatórios de calor. Eles são a fonte de levantamento confiável (comumente conhecido como "bombas de serviço") que salvou muitos voos. Os pilotos de parapente se recuperaram de voos em fase final de pouso em um estacionamento de hipermercado . Cidade centers ou mesmo grandes aldeias também são boas fontes de ressurgência térmica. Essas subidas são particularmente perceptíveis no final do dia.

Planejamento urbano (causa e solução?)

A estrutura e o albedo das cidades , bem como a falta de vegetação (que, aliás, quando existe, muitas vezes difere muito da flora natural e do campo) predispõem as cidades a bolhas de calor. Ambientes com substratos minerais quase comparáveis ​​(falésias rochosas) ou substratos vegetais existem na natureza (falésias, desfiladeiros, etc.), mas certos materiais (vidro, metal) e especialmente infraestruturas rodoviárias impermeabilizadas não existem na área. A aceleração e forte artificialização do ciclo da água são características urbanas com impactos climáticos significativos.

Os planejadores urbanos agora podem contar com modelos (regionais e locais) de microclima urbano. Os modelos 3D levam melhor em consideração a luz do sol, o reflexo do sol e as sombras projetadas, a natureza e o albedo dos materiais, a circulação do ar. Em teoria, portanto, permitem um melhor posicionamento e priorização do isolamento externo e necessidades de eco-tecnologia alternativa (instalações do tipo   “ paredes verdes  ” ou “ terraços verdes ” ou  telas verdes de árvores decíduas no verão, mas que permitem a passagem do sol no inverno ) para condicionar o bio-ar da cidade.

Dois fatores importantes são:

• Albedo, que é a medida da capacidade de uma superfície de refletir a energia solar incidente (que chega à superfície da Terra). É um número entre 0 e 1, 0 correspondendo a uma superfície perfeitamente preta que absorve toda a energia incidente e 1 ao espelho perfeito que retorna toda a energia incidente. As superfícies escuras, portanto, absorvem uma quantidade significativa de energia solar e, portanto, aquecem muito rapidamente. As cidades, principalmente de concreto e alcatrão, têm superfícies escuras que aquecem muito rapidamente ao sol. As tardes ensolaradas, portanto, permitem que o termômetro exiba máximos muito mais elevados do que nas áreas rurais circundantes. O efeito obviamente desaparece com o anoitecer, o que explica por que as temperaturas máximas são geralmente as mais afetadas. À noite, os materiais que acumularam calor diurno liberam parte dele, limitando sua capacidade de resfriamento onde há pouca circulação de ar.
• o potencial de evapotranspiração: a vegetação desempenha um papel muito importante de regulador térmico, um pouco através da sombra, mas sobretudo através da evapotranspiração que refresca o ar e do orvalho que tem um efeito termohigrométrico de “tampão”. Mas o baixo índice de vegetação urbana, principalmente arborizada, limita esse potencial. O gramado tem um albedo interessante variando de 0,25 a 0,30 (para comparar com o albedo médio terrestre que é cerca de 0,3).

O caso de Paris (a título de exemplo)

Modelos recentes (2012) de Météo-France e Paris (cenário de tendência, ou seja, "moderadamente pessimista" em relação às emissões globais de gases de efeito estufa) confirmam que o número e a gravidade das ondas de calor devem aumentar d 'até 2100 (de 2  a  4  ° C no final do século em comparação com a média de 1971-2006), especialmente em julho-agosto ( 3,5  a  5  ° C acima do normal), com cerca de 12 vezes mais dias de ondas de calor no ano. Na cúpula de calor da região de Île-de-France, bairros e bairros ficarão mais ou menos expostos, dependendo da largura das ruas, da altura, da cor e do tipo de edifícios presentes, a cobertura vegetal, a proximidade ou presença de água; o 2 E , 3 E , 8 th , 9 th , 10 th e 11 th  bairros mais quente (como em 2003, com 4  para  7  ° C mais elevada do que em pequena coroa, no final da noite, e diferença de dois  para  4  ° C dependendo dos arrondissements parisienses). Um efeito de "pluma de calor" também muda a geografia da bolha quente. Reduzir a temperatura em alguns graus pode melhorar a qualidade de vida e salvar vidas; em 2003, alguns graus acima da média causaram um excesso de mortalidade de 15.000 mortes na França e quase 70.000 na Europa.

Quanto às possíveis adaptações do planejamento urbano em Paris, de acordo com os mesmos modelos:

• Para o denso centro da cidade, a revegetação e um aumento no albedo reduziriam a temperatura em apenas 1  ° C em média durante uma onda de calor e em 3  ° C na melhor das hipóteses localmente em um determinado momento).
• A revegetação dos solos nus de Paris associada a uma taxa de 50% de trilhas com mais de 15 metros de largura cobertas por árvores ( 1160  hectares no total) permitiria uma queda de 3  a 5  ° C na  temperatura diurna, desde que a flora não falte água (porque é a evapotranspiração que mais resfria o ar).
• A umidificação das estradas (rega 14h / dia) da capital através de sua rede de água não potável ajudaria a reduzir o acúmulo de poeira, mas teria um efeito menor na temperatura (- 0,5  ° C em média entre 8 e13 de agosto de 2003, com no máximo -1  a  -2  ° C durante o dia). A nebulização sem dúvida seria mais eficaz, mas injetaria micróbios no ar se fosse usada água não potável. Contudo, a humidificação dos pavimentos permite temperaturas para pôr em áreas onde é difícil ou mesmo impossível para aumentar a taxa de revegetation (especialmente na 2 nd , 9 th e 10 th  arrondissements).

Efeito na saúde

Eles podem ser graves, principalmente em termos de alergias, problemas respiratórios e cardiovasculares que podem resultar em mortalidade excessiva significativa durante ondas de calor, especialmente nas grandes cidades.

As UTIs degradam a qualidade de vida urbana em associação com a poluição atmosférica, conhecida como smog , uma palavra-chave que vem do inglês smoke (smoke) e fog (fog).

A luta contra UHI

A luta contra o UHI requer uma reavaliação das políticas de planejamento urbano e das estratégias de curto, médio e longo prazo. Isso envolve principalmente a restauração de uma ilha de frescor e envolve, em particular:

• promover ar condicionado passivo (tipo de poço canadense ), sistemas de buffer (por exemplo: parede de Trombe ), arquitetura bioclimática (com pérgulas bioclimáticas, por exemplo) e isolamento inteligente, e limitar condicionadores de ar elétricos ;
• preferir superfícies brancas ou claras e materiais reflexivos para aumentar o albedo urbano;
• cidades revegetadas e reflorestadas e seus arredores (por exemplo , cidade do cinturão verde , terraço com vegetação , parede verde , etc.), se possível no solo (mais eficaz do que a vegetação nos telhados). Durante uma onda de calor, essa vegetação permite um resfriamento médio de 2  ° C , com efeitos locais em torno dos parques de 5  a  6  ° C  ;
• melhor conservar e gerir a água da chuva (sistemas de vales ou zonas húmidas , telhados e terraços verdes que podem reevapor essa água, sendo a evaporação um factor de arrefecimento);
• desenvolver transportes públicos que não promovam poluição atmosférica  ;
• mudar hábitos (modificação de horários de trabalho, cochilos, etc.) de acordo com os picos de calor;
• para garantir que as prescrições de planejamento garantam uma forma urbana onde a circulação de ar é ideal, adaptando boas práticas de planejamento e regulamentos às condições locais (por exemplo, sistemas de resfriamento passivos, sistemas de resfriamento . regulação térmica natural em edifícios inspirados pela circulação de ar em cupinzeiros , um rua estreita pode ser uma "  armadilha de calorias  " se incluir fontes termais (caldeiras, veículos, fábricas, condicionadores de ar ...), e pelo contrário, uma garantia de frescor em um país muito quente onde protege contra o calor de o Sol. De fato, o projeto das cidades atuais "quebra a circulação do ar", segundo Anne Ruas, pesquisadora do Ifsttar .

Na França, um estudo (EPICEA) enfocou a previsão do clima para a aglomeração parisiense , "o estudo particular da situação extrema da onda de calor de 2003" e as ligações entre o tecido urbano (geometria, materiais, etc.) e o clima urbano, mas incidindo sobretudo na avaliação do "  impacto do urbanismo na meteorologia  " através da simulação de plumas de calor e brisas urbanas de acordo com a arquitectura (largura das ruas, altura e forma dos edifícios ...) e materiais (albedo, etc. ) para cruzar modelos com dados de sobremortalidade (do InVS e do Inserm (CépiDc), a fim de propor “alavancas de ação com vistas a estratégias de adaptação de áreas urbanas com impacto de onda de calor” . Vegetar o espaço urbano (muros, terraços , pérgula, etc.) e controlar certas emissões antropogênicas de calor (através de isolamento e albedo ou economia de energia e controle do ar condicionado) são os dois parâmetros em que mais se encontra f fácil de agir rapidamente. A geometria urbana é, de fato, relativamente fixa nas escalas de tempo humanas, em Paris em particular.

Na década de 2000, o trabalho de P&D previu calçadas ( 'Cool pavement' ) ou pavimentos frios, de acordo com dois princípios: 1) os materiais de cores claras refletem a luz do sol (mas com possíveis problemas de claridade e claridade). Aquecimento do ambiente construído e por agravamento da produção de ozônio troposférico se o material também refletir os raios ultravioleta solares ); 2) ou por absorção de água e evaporação (a evaporação refresca o ar, mas com a desvantagem do consumo de água que torna esta solução inaplicável em áreas áridas  ; além disso, água do mar ou salina não pode ser usada, pois crostas de sal irão rapidamente obstruir os poros de o material.

UTI e medição do aquecimento global?

Alguns autores argumentaram que a relevância dos dados climáticos considerados índices do aquecimento global foi influenciada pelos UHIs, pelo menos se atribuídos inteiramente a uma causa como as emissões de gases de efeito estufa .

O Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas , com base em uma Carta à Natureza de 1990, concluiu em seu terceiro relatório que seu efeito não poderia exceder 0,05 graus Celsius globalmente. Um estudo de 2008 por PD Jones, DH Lister e Q. Li estima a contribuição da UTI para medir o aquecimento na China. Neste artigo intitulado “Efeitos da urbanização nos registros de temperatura em grande escala, com ênfase na China”, publicado no Journal of Geophysical Research Atmospheres , eles estimam que o aumento da temperatura devido às ilhas urbanas na China é de 0,1  ° C por década. 1950 e 2004, para um aumento total de 0,81  ° C , enquanto, nos países já industrializados, o efeito da urbanização é constante há décadas. De acordo com os três autores, o efeito das ilhas de calor urbanas, portanto, é responsável pela maior parte do aquecimento global medido até agora na China, mas não nos países industrializados.

Além disso, os estudos nos quais o IPCC se apoiava foram fortemente atacados, um matemático britânico, Doug Keenan, acusando um dos autores, Wei-Chyung Wang, de ter adulterado seus dados para minar a realidade do efeito da ilha de calor urbana . O caso está atualmente na justiça do Estado de Nova York.

Finalmente, os efeitos das UTIs sobre o aquecimento global são muito fracos, o aquecimento mais forte ocorrendo, além disso, em áreas não urbanizadas (ártico, etc.).

Influência do clima e efeitos físicos

O fluxo de calor sensível em uma área urbanizada é maior do que o fluxo de calor na paisagem circundante. Assim, em Paris, o fluxo de calor sensível é 25 a 65 W / m² maior do que nos subúrbios rurais circundantes. Portanto, é 20 a 60% maior do que o fluxo de calor “normal”.

Dentro das cidades, a temperatura pode ser 10  K mais alta do que nas áreas circundantes. Isso causa um aumento significativo na precipitação .

Bibliografia

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Veja também

Artigos relacionados

• Clima , microclima
• Planejamento urbano , cidade sustentável
• HQE
• ecologia urbana

links externos

• “Ilha de calor urbano” , na Météo France, sem data.
• Urban Heat Islands Site que aborda questões relacionadas às ilhas de calor urbanas.
• Ilhas de calor urbanas Site de Comunidades Sustentáveis.
• Agindo pela refrigeração urbana - Artigo ADEME