Adaptation au stress thermique à Anvers (Belgique) sur la base d'une cartographie thermique détaillée

Dans le cadre du service européen de santé Copernicus, VITO a appliqué son modèle climatique urbain UrbClim pour cartographier les températures de l’air et l’étendue de l’îlot de chaleur urbain (UHI) de 100 villes européennes (y compris Anvers) avec une résolution horizontale de 100 m. Dans le cas d'Anvers, les résultats révèlent la présence d'un îlot de chaleur urbain, avec une moyenne annuelle de 2°C dans le centre de la ville, qui peut atteindre jusqu'à 9°C pendant les soirées et les nuits d'été. Grâce à UHI, Anvers a connu en 2008-2017 deux fois plus de jours de canicule (définis comme des jours avec une température maximale supérieure à 30 ° C et une température minimale supérieure à 18 ° C) que l'environnement rural, exposant les citadins à des niveaux beaucoup plus élevés de stress thermique par rapport aux personnes vivant dans les zones rurales voisines.

L’analyse des projections climatiques futures (effectuées dans le cadre des projets RAMSES du 7e PC et H2020 Climate-fit.city) suggère que le nombre de jours de canicule à Anvers devrait être multiplié par près de dix vers la fin du siècle dans le cadre du scénario RCP8.5. En l’absence d’éventuels changements dans l’utilisation des sols, l’intensité des îlots de chaleur urbains devrait rester plus ou moins au même niveau, ce qui augmentera le stress thermique dans les zones urbaines en plus de l’effet du changement climatique.

Motivée par les résultats de la recherche, la ville d'Anvers a décidé de mettre en œuvre des mesures d'adaptation pour s'attaquer au problème du stress thermique dans la ville. Les objectifs de l'ensemble de mesures identifiées sont les suivants: (i) réduire autant que possible le stress thermique local grâce à des changements dans l'environnement bâti, (ii) informer les citoyens du problème, (iii) les impliquer dans des campagnes scientifiques citoyennes, et (iv) minimiser les impacts sur la santé avec un système de prévision et d'alerte de la chaleur, ciblant les groupes vulnérables.

Pour obtenir des résultats optimaux, les mesures d'adaptation sont mises en œuvre simultanément à trois échelles: 1) à l'échelle de la ville, 2) locale et 3) la personne individuelle. La mise en œuvre des mesures d’adaptation décrites ici vient de commencer ou a été planifiée. La mise en œuvre complète et les résultats à l'échelle de la ville prendront beaucoup de temps et ne devraient être achevés qu'en 2030.

Échelle à l'échelle de la ville

La construction de bâtiments dans la ville d’Anvers est régie par un code du bâtiment, auquel tous les habitants et les promoteurs doivent adhérer lors de la rénovation ou de la construction d’un bâtiment. Dans ce code, des instructions spécifiques ont été ajoutées (9/10/2014) pour aider à réduire le stress thermique dans la ville au fil du temps:

• Pour tous les toits neufs ou rénovés avec une pente inférieure à 15% et une surface de plus de 20m2, il est obligatoire d'installer un toit vert sur le dessus. Cela abaisse considérablement la température du toit et refroidit la température de l'air en retenant et en transmettant de l'eau de pluie. De plus, les toits verts offrent une isolation thermique supplémentaire pour le bâtiment, réduisant ainsi le besoin de chauffage et de refroidissement.
• Tous les nouveaux jardins privés installés et les parkings ouverts doivent être verts et perméables. Seulement 20m2 peuvent être pavés dans les jardins <60m2 et seulement 1/3 dans les jardins >60m2. Tous les parkings privés extérieurs doivent avoir une surface gazonnée perméable.
• La majorité des bâtiments du centre-ville ont des façades historiques en plâtre. Lors de leur rénovation, ces façades doivent être peintes à la lumière d'origine, de préférence de couleur blanche. Les bâtiments blancs reflètent plus la lumière du soleil et ne se réchaufferont pas aussi facilement que les bâtiments sombres, réduisant ainsi le rayonnement thermique de ces bâtiments.

Échelle locale

Régulièrement, de grandes places, des parcs et des quartiers de la ville sont rénovés. Au cours de la phase de planification, l'administration de la ville a inclus l'optimisation de la situation de confort thermique comme un nouveau facteur à considérer. Pour permettre des actions de ciblage, des informations détaillées sont nécessaires sur le microclimat local. Conseillée par VITO, la ville d'Anvers a décidé d'utiliser l'indicateur Wet Bulb Globe Temperature (WBGT) pour évaluer et optimiser l'impact du stress thermique des plans de rénovation. Contrairement aux mesures de température simples, WBGT prend en compte la charge de rayonnement (ondes courtes et longues), l'humidité et la vitesse du vent, qui influencent le confort thermique humain. Plusieurs études de modélisation détaillées (résolution de 1 m) ont été réalisées par VITO pour quantifier les valeurs locales de WBGT et évaluer l'impact potentiel des mesures d'adaptation prévues. Cela a conduit à l’inclusion de mesures d’infrastructure vert-bleu (par exemple, arbres, surfaces perméables, bassins d’eau, fontaines) dans les plans de rénovation.

La modélisation a été complétée par une campagne de mesure de la science citoyenne au cours de l'été 2018 dans le cadre du projet H2020 Ground Truth 2.0. Environ 20 résidents du quartier de Sint-Andries ont participé à la mesure de la WBGT dans divers types d'emplacements. Outre la validation des résultats du modèle, cette campagne a sensibilisé au problème du stress thermique et stimulé une discussion sur les mesures d'adaptation possibles.

Échelle individuelle

En Belgique, les «plans d’action en matière de santé thermique» sont déclenchés sur la base des prévisions de température en milieu rural. Cela conduit à une sous-estimation du stress thermique dans des villes comme Anvers, où un effet d'îlot de chaleur urbain considérable provoque deux fois plus de jours de canicule dans les zones urbaines que dans les zones rurales. Afin de fournir des prévisions de stress thermique plus précises pour Anvers, un système de prévision de chaleur à court terme (5 jours), basé sur une combinaison du modèle de prévision européen régulier du CEPMMT et du modèle UrbClim, a été mis en place par VITO. Le système fournit une prévision pour chaque quartier d'Anvers, en tenant compte de l'effet d'îlot de chaleur urbain. Cela permet de déployer efficacement les ressources d'aide, en ciblant principalement les personnes âgées et les enfants vulnérables, là où elles sont le plus nécessaires. En outre, une plateforme web a été développée par la ville d’Anvers pour émettre des avertissements de canicule aux travailleurs de l’aide sanitaire et aux autres parties prenantes concernées, y compris des conseils sur les mesures à prendre en cas de canicule. Le système est actif pendant les mois chauds de l'année en Belgique (avril-septembre) et est géré par l'administration municipale.

Une approche co-créative a été lancée entre l'administration de la ville et les entreprises impliquées (VITO, UNESCO IHE, Antwerp Smart Zone) pour mettre en place et tester l'alarme de prévision de chaleur et la plate-forme Web. Plusieurs ateliers pour les citoyens ont été organisés où l'administration de la ville et les chercheurs ont présenté le problème du stress thermique et les mesures d'adaptation possibles ont été discutées. Les citoyens participants ont participé à l'évaluation et à l'essai des premiers prototypes de l'alarme de prévision de chaleur et de la plate-forme Web. En outre, les citoyens ont cartographié le stress thermique et les endroits frais dans l’un des quartiers de la ville, tout en élaborant des stratégies pour améliorer le confort thermique dans leur quartier, en mettant l’accent sur la population vulnérable.

Le principal succès de la recherche sur le stress thermique et le changement climatique à Anvers a été de sensibiliser à ce sujet au niveau politique, générant la volonté politique (et le financement) de s'attaquer à ce problème. En outre, cette recherche a abouti à l’adaptation du code du bâtiment d’Anvers et alimente le plan d’Anvers pour le climat à l’horizon 2030, un plan d’atténuation du changement climatique et d’adaptation à celui-ci dans le cadre de la Convention des maires qui est actuellement en cours d’élaboration.

La communication apparaît comme un enjeu clé dans la collaboration entre les chercheurs et les praticiens de la ville. Cela concerne la communication entre les différents partenaires (par exemple pour convenir des objectifs du projet), la communication entre les différents services de la ville concernés et les formes appropriées de communication entre les responsables municipaux ou les scientifiques et les citoyens.

Les chercheurs ont également rencontré des problèmes techniques, car l’utilisation des données en temps réel n’était pas encore pleinement intégrée dans l’infrastructure informatique de la ville.

La recherche sur le stress thermique et le changement climatique a été principalement financée par des projets européens (FP7 RAMSES et NACLIM, H2020 Climate-fit.city et Ground Truth 2.0), qui ont également couvert une partie des coûts en nature pour la ville d'Anvers. Une seule étude spécifique de mesure et de modélisation du stress thermique a été financée par la ville d'Anvers elle-même et a coûté environ 70 000 euros.

La mise en œuvre de mesures d'adaptation à l'échelle de la ville et à l'échelle locale (toits verts, arbres, surfaces non pavées, étangs, fontaines, etc.) est en cours, mais la plupart du temps encore en phase de planification, il est donc difficile de quantifier les coûts et les avantages directs.

Outre les coûts en nature pour la ville d'Anvers, le système de prévision et d'alerte de chaleur avait un coût de développement d'environ 20 000 euros et un coût de maintenance annuel d'environ 10 000 euros.

Parmi les avantages connexes figurent l’amélioration de la communication et de la collaboration entre les services municipaux, la sensibilisation accrue des responsables politiques et des citoyens au stress thermique et au changement climatique, l’intégration de mesures d’adaptation au stress thermique dans l’urbanisme (qui ont également des effets bénéfiques sur la santé, la biodiversité, les inondations, la sécheresse, etc.).

La recherche sur le stress thermique et l’adaptation au changement climatique a conduit à des changements concrets dans le code du bâtiment d’Anvers, qui réglemente la construction de bâtiments à Anvers. Il alimente également le plan d’Anvers pour le climat à l’horizon 2030, un plan d’atténuation du changement climatique et d’adaptation à celui-ci dans le cadre de la Convention des maires qui est actuellement en cours d’élaboration.

Les recherches sur le stress thermique et le changement climatique pour la ville d'Anvers ont commencé en 2013 et sont toujours en cours. Plusieurs composants (par exemple, des cartes de stress thermique, des campagnes de mesure) ont été réalisés dans des fenêtres de temps dédiées, prenant généralement de quelques mois à un an.

La mise en œuvre de mesures d'adaptation à l'échelle locale s'avère être un processus lent, et des réalisations concrètes à l'échelle de la ville n'ont pas encore été réalisées. La mise en œuvre intégrale et les résultats à l’échelle de la ville ne devraient être achevés qu’en 2030.

Le système de prévision de chaleur et la plate-forme Web ont été développés et mis en place en moins d'un an.

Les mesures décrites ci-dessus (modifications du code du bâtiment, mesures d'adaptation au stress thermique, prévision du stress thermique) sont destinées à être intégrées durablement dans les opérations de la ville et n'ont pas de plage de temps ou de durée de vie spécifiée.

Dirk Lauwaet
VITO
Boeretang 200, 2400 Mol, Belgium
E-mail: dirk.lauwaet@vito.be 

Griet Lambrechts
Stad Antwerpen
Francis Wellesplein 1, 2018 Antwerpen, Belgium
E-mail: griet.lambrechts@antwerpen.be 

Projets H2020 Ground Truth 2.0 et H2020 Climate-fit.city