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 de climat urbain UrbClim pour cartographier les températures de l’air et l’étendue des îlots de chaleur urbains (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-ville, qui peut atteindre jusqu'à 9 ° C pendant les soirées et les nuits d'été. En raison de l'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 résidents urbains 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 augmenter d'un facteur de près de dix vers la fin du siècle dans le scénario RCP8.5. En l'absence de changements éventuels dans l'utilisation des terres, l'intensité de l'îlot de chaleur urbain devrait rester plus ou moins au même niveau, augmentant 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 recensées sont les suivants: (i) réduire autant que possible le stress thermique local en modifiant l’environnement bâti, (ii) informer les citoyens du problème, (iii) les associer à des campagnes scientifiques citoyennes et (iv) réduire au minimum les incidences sur la santé au moyen d’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 sur 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 que d'ici 2030.

Échelle à l'échelle de la ville

La construction de bâtiments dans la ville d’Anvers est régie par un code du bâtiment, que tous les habitants et promoteurs doivent respecter 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 évapo-transpirant 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 la rénovation, ces façades doivent être peintes à la lumière d'origine, de préférence de couleur blanche. Les bâtiments blancs reflètent davantage la lumière du soleil et ne se réchauffent 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 prendre en compte. Pour permettre des actions de ciblage, des informations détaillées sur le microclimat local sont nécessaires. Conseillée par VITO, la ville d'Anvers a décidé d'utiliser l'indicateur WBGT (Wet Bulb Globe Temperature) pour évaluer et optimiser l'impact du stress thermique des plans de rénovation. Le WBGT, contrairement aux mesures de température simples, prend en compte la charge de rayonnement (ondes courtes et longues), l'humidité et la vitesse du vent, qui influencent toutes le confort thermique humain. Plusieurs études de modélisation détaillées (résolution de 1 m) ont été réalisées par VITO pour quantifier les valeurs WBGT locales et évaluer l'impact potentiel des mesures d'adaptation planifiées. Cela a conduit à l’inclusion de mesures d’infrastructure vert-bleu (par exemple, arbres, surfaces perméables, étangs 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'endroits. 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 santé-chaleur» 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 journées de canicule dans les zones urbaines que dans les environs ruraux. Afin de fournir une prévision plus précise du stress thermique à Anvers, VITO a mis en place un système de prévision thermique à court terme (5 jours), basé sur une combinaison du modèle de prévision européen régulier de l'ECMWF et du modèle UrbClim. 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, vers les endroits 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 à l’intention des travailleurs de la santé et d’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 de la ville.

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 ont été organisés à l'intention des citoyens, au cours desquels l'administration municipale et les chercheurs ont présenté le problème du stress thermique et discuté des mesures d'adaptation possibles. 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 zones fraîches dans l’un des quartiers de la ville, tout en élaborant des stratégies visant à 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 le public à ce sujet au niveau politique, générant la volonté politique (et le financement) de s'attaquer à ce problème. En outre, ces recherches ont abouti à l’adaptation du code du bâtiment d’Anvers et alimentent 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. Il s’agit de la communication entre les différents partenaires (par exemple pour convenir des objectifs du projet), de la communication entre les différents services municipaux concernés et des formes appropriées de communication entre les responsables municipaux ou les scientifiques et les citoyens.

Les chercheurs ont également rencontré certains problèmes techniques étant donné que l’utilisation de 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, de sorte qu’il est difficile de quantifier les coûts et 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.

Les co-bénéfices comprennent l'amélioration de la communication et de la collaboration entre les services municipaux, l'augmentation du stress thermique et la sensibilisation des politiciens et des citoyens au changement climatique, l'intégration de mesures d'adaptation au stress thermique dans l'aménagement urbain (qui ont également des effets bénéfiques sur la santé, la biodiversité, les inondations, la sécheresse, etc.).

Les recherches sur le stress thermique et l’adaptation au changement climatique ont 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.

La recherche sur le stress thermique et le changement climatique pour la ville d'Anvers a débuté en 2013 et est toujours en cours. Plusieurs composantes (par exemple, cartes du stress thermique, campagnes de mesure) ont été réalisées dans des fenêtres temporelles 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 les réalisations concrètes à l'échelle de la ville ne se sont pas encore matérialisées. La mise en œuvre complète et les résultats à l'échelle de la ville ne devraient être achevés que d'ici 2030.

Le système de prévision de chaleur et la plateforme 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 aux contraintes thermiques, prévisions des contraintes thermiques) sont censées être intégrées de manière durable dans les opérations urbaines et n'ont pas de durée 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