Intégration de l'adaptation au changement climatique dans l'urbanisme: réaménagement des zones grises à Iéna (Allemagne)

Jena est la deuxième plus grande ville de Thuringe avec environ 108 000 habitants et est située dans le paysage vallonné de la vallée de la rivière Saale. Depuis la fin du XIXe ^siècle, grâce aux activités de l'entrepreneur Carl Zeiss, la ville est devenue un centre de fabrication optique, connu dans le monde entier. La vigueur de l’économie locale et l’importance du secteur des sciences et des technologies sont à la base du niveau de vie élevé de la population. La croissance économique et l'afflux constant d'étudiants et de jeunes familles créent une demande sans cesse croissante de terrains pour les zones résidentielles et industrielles ainsi que pour les installations universitaires, que les autorités d'urbanisme doivent accueillir.

Le centre-ville est entouré de pentes calcaires abruptes, qui fonctionnent comme un système de stockage thermique, contribuant à faire de Jena l'un des endroits les plus chauds du centre de l'Allemagne, avec un effet persistant d'îlot de chaleur urbain. Les projections climatiques pour la période allant de 2051 à 2100 indiquent une augmentation de la température maximale moyenne en été de 3 °C (CMIP5, RCP 4.5) à 6 °C (CMIP5, RCP 8.5) à la fin du siècle ainsi qu’une augmentation du nombre moyen de journées chaudes (T _max ≥ 30 °C) de 11 à 35 (CMIP5, RCP 4.5) et à 49 (CMIP5, RCP 8.5) (Meyer et al., 2015). En particulier, il y aura des effets d'îlot de chaleur plus fréquents et plus intenses.

Les centres-villes scellés tels que l'Inselplatz sont fortement exposés au stress thermique dans des conditions climatiques variables. La corrélation entre la planification urbaine, la conception des bâtiments et les conditions microclimatiques devrait être prise en compte dans les projets de rénovation urbaine, de réaménagement et de revitalisation tels que celui de l'Inselplatz. La géométrie de surface et les propriétés thermiques de l'environnement bâti urbain peuvent avoir un impact considérable sur l'ampleur de l'îlot de chaleur urbain. Les arbres, les toits verts, les éléments d'eau et les chaussées fraîches peuvent aider à réduire l'effet d'îlot de chaleur urbain en ombrageant les surfaces des bâtiments, en déviant et en réfléchissant le rayonnement du soleil et en libérant de l'humidité dans l'atmosphère.

La stratégie d'adaptation au changement climatique de Jena (JenKAS) a permis à l'administration de la ville et aux autres acteurs concernés d'évaluer les effets locaux du changement climatique et de les inclure dans la planification urbaine. L’un des objectifs les plus pertinents est de réduire l’intensité de l’effet d’îlot de chaleur urbain et d’accroître l’adaptation aux épisodes de chaleur extrême. Pour répondre à ce champ d'application, un ensemble de mesures structurelles et de solutions fondées sur la nature devrait être mis en œuvre, comme dans le cas du réaménagement de l'Inselplatz.

Après l'approbation du plan préparatoire d'aménagement du territoire pour l'Inselplatz en mai 2014, une analyse probabiliste multicritères a été utilisée pour comparer trois projets explorant différentes façons de façonner l'espace public et de les classer en fonction de la pertinence de leur conception pour promouvoir l'adaptation au changement climatique. Cette analyse comprend une évaluation économique comparative des options d'adaptation potentielles afin de déterminer l'ensemble de mesures d'adaptation le plus approprié pour la mise en œuvre. Les résultats de cette évaluation ont servi de base à la conception détaillée de la nouvelle Inselplatz et au processus décisionnel administratif et politique.

L’épine dorsale de JenKAS est un manuel sur la planification urbaine sensible au climat, qui comprend des informations sur les conditions climatiques locales actuelles et futures, les aspects juridiques, les évaluations économiques des options d’adaptation et des exemples de bonnes pratiques. Le manuel est complété par un outil d’aide à la décision appelé JELKA, qui s’adresse spécifiquement aux acteurs urbains et aux décideurs. L’outil a été développé pour rendre les informations sur les risques climatiques plus accessibles et fournir des recommandations sur mesure, c’est-à-dire proposer des mesures d’adaptation appropriées pour un domaine d’action spécifique ou une unité spatiale particulière.

Le réaménagement de l'Inselplatz est l'une des premières interventions spécifiques pour lesquelles l'approche JenKAS visant à intégrer l'adaptation au changement climatique dans la planification urbaine a été appliquée. Cette intervention vise à transformer la zone grise existante en un nouveau campus de l'Université Friedrich Schiller, comprenant également des mesures d'adaptation pour faire face aux risques liés au stress thermique. Dans un premier temps, JELKA a été utilisé pour présélectionner les options d'adaptation à envisager pour trois projets alternatifs pour le réaménagement de la zone. Puis PRIMATE, un logiciel d'évaluation probabiliste multi-attributs développé au Centre Helmholtz pour la recherche environnementale - UFZ a été appliqué pour comparer systématiquement ces trois ébauches au moyen d'analyses multicritères. Les alternatives varient en: a) le nombre d’arbres et les caractéristiques des couronnes (petits ou grands arbres couronnés), b) les schémas de couleurs des trottoirs (cailloux de couleur ordinaire ou claire, respectivement avec un albédo de 0,3 et 0,5), c) l’utilisation et la taille des masses d’eau (aucune, masse d’eau de 40 m ² ou masse d’eau de 80 m ²) et d) la taille des toits verts (31 %, 50 % ou 70 % de la surface totale du toit).

Afin de comparer les trois options, les quatre critères suivants ont été pris en considération: i) le niveau de stress thermique (évaluation quantitative), ii) les coûts (évaluation monétaire), iii) la qualité architecturale (évaluation qualitative) et iv) la valeur d’agrément (évaluation qualitative). Pour visualiser comment les trois alternatives se développeront au fil du temps, ces paramètres ont été modélisés pour trois périodes différentes: i) l’année 2021, l’ouverture prévue du campus; ii) l’apparence visuelle à moyen terme pour la période 2021-2050 et iii) l’apparence visuelle à long terme pour la période 2071-2100. Les principaux résultats de l’évaluation multicritères de l’intervention Inselplatz ont été les suivants:

• La variante 3 occupe la première place à moyen terme (2021‐2050) ainsi qu’à long terme (2021‐2100). Cette option consiste à: i) conserver les 14 arbres existants et en planter 31 nouveaux (27 arbres à grandes foules et 4 arbres à petites foules); ii) utiliser des trottoirs de couleur claire pour toute la zone; iii) développer l’écologisation des toits de nouveaux toits plats (30 % de toit en gravier goudronné et 70 % de toit végétal extensif); iv) construire un plan d’eau artificiel de 80 m2.
• Le niveau de contrainte thermique a été estimé à l'aide d'un indicateur allant de 0 (pas de contrainte thermique) à 10 (contrainte thermique maximale). Selon l'analyse, il était inférieur pour la troisième alternative. Les valeurs suivantes de l'indicateur ont été calculées pour cette variante par rapport aux deux autres (les valeurs indicatives des variantes 1 et 2 sont indiquées entre parenthèses): i) période 1981-2010 = 4,1, ce qui correspond à moyen (4,8 pour la variante 1, 4,5 pour la variante 2); ii) période 2021-2050 = 5,2, légèrement élevée (6,0 pour la variante 1, 5,7 pour la variante 2); iii) période 2021-2100 = 6,7, modérément élevé (7,5 pour la variante 1, 7,2 pour la variante 2).
• Les trottoirs de couleur claire et les arbres à grandes couronnes ont un impact bénéfique sur les conditions microclimatiques spécifiques au site (celles de l’Inselplatz). Les coûts (vraisemblablement) plus élevés sont également payants en ce qui concerne les critères de valeur d’agrément et de qualité architecturale.
• Si l’on compare les coûts actuels nets d’un arbre à petite et à grande couronne sur une période plus longue (soit 82 ans), les coûts étaient légèrement plus élevés pour les arbres à petite couronne que pour les arbres à grande couronne. En outre, ce dernier a un impact plus bénéfique sur le microclimat spécifique au site.
• L’influence d’un cours d’eau artificiel est plus ambiguë, car il est assez coûteux et n’a, en raison de sa dimension, qu’un impact limité sur le microclimat. Sa valeur globale dépend en grande partie de la manière dont elle est évaluée en ce qui concerne son influence sur les critères de valeur d'agrément et de qualité architecturale.

Les travaux de l'Inselplatz ont débuté en 2018 et se sont jusqu'à présent principalement concentrés sur la préparation du chantier. Les interventions devraient être achevées d’ici 2024/2025 (groupe de projet «Campus Inselplatz»).

L'aménagement du territoire urbain en Allemagne est une procédure comprenant la participation préliminaire en deux étapes des autorités et agences publiques ainsi que de toute autre partie prenante pour les options et les propositions. Une fois que tous les commentaires (par exemple sur les aspects environnementaux, économiques ou infrastructurels) considérés comme importants sont recueillis, ils doivent être dûment pesés et équilibrés, en tenant compte à la fois des intérêts du maître d’ouvrage et de tout intérêt public ou privé susceptible d’être affecté par le projet. L'organisme local compétent adopte une décision sur l'affichage public. Le public a la possibilité, dans un délai d'un mois, de formuler des recommandations et des objections concernant le plan, qui doivent ensuite être prises en compte.

Parallèlement à ce processus formel de participation, qui est requis par la loi allemande (planification formelle), des processus informels supplémentaires de participation et de coopération pourraient être appliqués pour améliorer les résultats de la planification et leur acceptation. Les principes directeurs peuvent être élaborés et reconnus par les organes politiques responsables, le plus souvent le conseil municipal, et mis en pratique en vue d’une participation active des citoyens, des organisations civiles, des associations et des entreprises (planification informelle).

Dans le cas du réaménagement d'Iéna, on s'attendait à ce que l'analyse multicritères tienne compte des ensembles de préférences (pondération) de diverses parties prenantes (planificateurs, politiciens, citoyens, etc.). Toutefois, il s'est avéré que cela ne correspond pas aux routines de planification existantes décrites ci-dessus, qui comprennent la participation formelle et informelle des parties prenantes. Les résultats de ces activités de mobilisation sont pris en compte dans le processus de rédaction et de remaniement; ces informations sont en quelque sorte «digérées» par le planificateur et, dans une certaine mesure, formellement et officieusement intégrées dans l’exercice de planification. Par conséquent, le planificateur doit être en mesure de produire une pondération quelque peu «équilibrée» lors de la prise de décision; dans le cas contraire, l'opposition au projet final empêchera son acceptation par le conseil municipal. Pour l'analyse multicritères de l'Inselplatz, deux planificateurs impliqués dans le processus de planification ont obtenu les pondérations individuellement. Les deux ensembles de pondération ont été utilisés pour l'évaluation afin de contrôler en quelque sorte une sorte de biais de perception.

L'intégration de l'adaptation dans la planification urbaine à Iéna a été favorisée par divers facteurs:

• Les phénomènes météorologiques extrêmes et leur lien avec le changement climatique ont renforcé la sensibilisation du public;
• L'administration et les décideurs politiques ont agi conformément au principe de précaution et ont alloué du personnel et un petit budget permanent pour soutenir l'adaptation au changement climatique au Département du développement urbain & Planification urbaine de la ville de Jena.
• Le soutien financier au niveau national a permis le développement de JenKAS, qui est la base des activités d'adaptation dans la ville.
• Dans le groupe de travail JenKAS, divers départements municipaux, des représentants de l'État de Thuringe, des scientifiques et des consultants ont été impliqués et ont facilité la mise en réseau à l'intérieur et à l'extérieur des limites de la ville afin de soutenir les actions d'adaptation.
• Les projets de recherche liés à l'adaptation sont régulièrement mandatés par l'administration municipale pour mettre à jour et élargir continuellement la base de connaissances existante. La perception externe de ces activités est multiple et contribue à maintenir la dynamique d’adaptation, par exemple le prix national «Municipalité active pour le climat 2016», le «Prix environnemental 2015» de l’État de Thuringe.

L'évaluation en cours pour l'Inselplatz a grandement bénéficié de ce dispositif institutionnel.

Certains facteurs entravent également l'intégration de l'adaptation dans la planification urbaine à Iéna: i) le déni du changement climatique à l’égard des parties prenantes concernées, y compris les décideurs politiques, ii) des budgets publics serrés, iii) la pénurie de personnel expérimenté et iv) le manque de connaissances sur les possibilités de financement externe pour les actions d’adaptation. Cependant, ces contraintes peuvent facilement être transformées en défis et peuvent faire d'Iéna une ville pionnière en matière d'adaptation au changement climatique.

Quatre critères ont été utilisés pour comparer les trois alternatives pour le réaménagement de l'Inselplatz:

• Coûts, y compris: i) les coûts d’investissement et d’entretien des trottoirs, des éléments d’eau artificiels et des structures vertes (c’est-à-dire pelouse et arbres), ii) les valeurs actualisées nettes des toitures vertes (monétaire, taux d’actualisation: 1,5 %);
• Niveau de stress thermique (quantitatif);
• Qualité architecturale (qualitative);
• Valeur d'agrément pour le personnel universitaire, les étudiants et les invités (qualitatif).

Une méthode probabiliste multicritère (c'est-à-dire PROMETHEE II stochastique), qui est particulièrement capable de traiter des données incertaines, incomplètes, hétérogènes et incohérentes, a été utilisée pour l'analyse. Les effets des données incertaines et des préférences divergentes des intervenants pour les quatre critères ont été pris en compte dans l'analyse et documentés dans les résultats de l'évaluation.

Pour la mesure d’adaptation «verdissement des toits», une analyse coûts-avantages distincte a été réalisée. Pour cette analyse, les coûts (c.-à-d. les coûts d'investissement, de réinvestissement, de remise en état et d'entretien) et les avantages pour les propriétaires des bâtiments (c.-à-d. les économies de droits d'utilisation des eaux pluviales privées, la réduction des coûts d'installation des installations de gestion des eaux pluviales et les économies d'énergie) ont été pris en compte. Les valeurs actuelles nettes respectives obtenues ont également été prises en compte pour l'analyse probabiliste multicritères. Certains avantages pour le public, c'est-à-dire la valeur de création d'habitats et la séquestration du carbone, ont également été estimés mais déclarés séparément.

Le coût total prévu pour ce projet de développement urbain à grande échelle s'élève à 188 millions d'euros et comprend quatre sous-projets. Le financement global n'a pas encore été entièrement clarifié. Toutefois, certaines interventions seront cofinancées, avec environ 84 millions d'euros du Fonds européen de développement régional (FEDER). Environ 10 millions d'euros proviennent de fonds fédéraux du Pacte pour l'enseignement supérieur 2020, 37,7 millions de fonds publics et 4,1 millions de la ville de Jena.

Les discussions sur l'élaboration d'une stratégie locale d'adaptation au climat à Iéna ont commencé en 2005. Après une résolution du conseil municipal en 2009, le département du développement de la ville a commandé une étude pilote financée par le public pour analyser les impacts locaux du changement climatique, identifier les mesures d'adaptation potentielles et mieux comprendre les perceptions des risques des parties prenantes. En 2010, le développement de la stratégie locale d'adaptation au climat (JenKAS) était la prochaine étape logique. Il a été soutenu par le programme de recherche du ministère fédéral allemand de la circulation, de la construction et du développement urbain et cofinancé localement. En mai 2013, le conseil municipal a reconnu JenKAS comme un principe de planification informel du développement urbain à Iéna. C'était une condition préalable importante à la mise en œuvre de JenKAS et à la prise en compte continue de l'adaptation au changement climatique dans la planification urbaine à Iéna. Les modifications apportées au cadre juridique dans différents domaines d’action ont été progressivement transmises au personnel de diverses entités municipales par l’intermédiaire de leurs formations avancées régulières respectives. Les révisions du cadre réglementaire externe, comme celle du Code fédéral du bâtiment en 2011, renforcent les efforts d'intégration de l'adaptation au changement climatique.

La phase d'analyse et de planification du réaménagement de l'Inselplatz a eu lieu au cours de la période 2012-2017. La phase de mise en œuvre a débuté en 2018 et jusqu’à présent (2019) a principalement consisté en un nettoyage et une préparation du chantier. Les interventions d'excavation sont prévues pour 2020, tandis que la construction devrait commencer à la fin de 2020. Les bâtiments financés par l’UE devraient être mis en service d’ici 2023, tandis que les autres composantes seront achevées d’ici 2024/2025.

Pour certains des composants à développer, la durée de vie prévue est de l'ordre de: 40 ans pour les toits verts, 40-50 ans pour les arbres urbains de petite taille, 80-100 ans pour les arbres urbains de grande taille, 80 ans pour les trottoirs et 80 ans pour les éléments d'eau artificiels.

Oliver Gebhardt
Helmholtz Centre for Environmental Research – UFZ
Department of Economics
E-mail: oliver.gebhardt@ufz.de

Manuel Meyer
City of Jena
Department of Urban Development and Planning
E-Mail: manuel.meyer@jena.de 

Projet du 7e PC de l’UE «Bottom-Up Climate Adaptation Strategies towards a Sustainable Europe – BASE» et projet «Campus Inselplatz»