Stuttgart : lutter contre l’effet d’îlot thermique et la mauvaise qualité de l’air au moyen de couloirs de ventilation et d’infrastructures bleu-vert

L'emplacement de la ville a une influence significative sur son climat local, y compris les implications pour la température de l'air, l'humidité, les précipitations et le vent. Stuttgart se trouve dans le large bassin du Neckar formé par deux vallées fluviales, protégées par des pentes abruptes. Le centre de Stuttgart est situé à environ 240m au-dessus du niveau de la mer (a.s.l.), tandis que les collines environnantes s'élèvent à 500m a.s.l.

Stuttgart a un climat doux et tempéré avec des étés chauds. Les vitesses du vent dans toute la ville sont généralement faibles, ce qui, avec l'effet d'îlot de chaleur urbain, contribue à la mauvaise qualité de l'air. Une étude réalisée en 2016 en coopération avec le Service météorologique allemand montre que le nombre de jours d'exposition à la chaleur (température maximale quotidienne supérieure à 32 °C) dans le centre-ville de Stuttgart doublera de 1971-2000 à 2031-2060. Selon la même étude, les projections climatiques suggèrent également que le nombre de jours de stress thermique (lorsque la thermorégulation des personnes est altérée) augmentera considérablement jusqu’en 2050 en raison de vagues de chaleur plus fréquentes: la zone bâtie de Stuttgarter Kessel et le Neckartal, qui font tous deux partie de la ville de Stuttgart, pourraient connaître plus de 60 jours de stress thermique d’ici 2050. Jusqu'à la fin du siècle, le nombre de jours de stress thermique augmentera encore.

L'un des principaux objectifs de la région de Stuttgart est de faciliter l'échange d'air dans la ville, améliorant ainsi le potentiel de flux d'air frais des collines vers les zones urbaines du fond de la vallée. La ville vise également à protéger les espaces naturels urbains, à accroître l'extension de la verdure et à promouvoir la mise en place d'infrastructures vertes et bleues. Ensemble, ces stratégies visent à améliorer l'adaptation de Stuttgart à l'été plus chaud et aux vagues de chaleur plus fréquentes dues au changement climatique.

L'Atlas climatique de la région de Stuttgart a été publié en 2008, sur la base des travaux antérieurs menés dans ce domaine par la ville de Stuttgart depuis les années 1980 et par le service interne de climatologie urbaine (existant dans la ville de Stuttgart depuis 1938). Dans le cadre d ' un projet de recherche sur lesstratégies intégrées d ' adaptation urbaine-régionalemené par le Ministère fédéral de l ' éducation et de la recherche (BMBF), l ' atlas climatique est en cours de mise à jour et son contenu est en cours de développement pour devenir un outil d ' information et de conseil en ligne urbain-régional.

L'Atlas climatique fournit des évaluations climatiques normalisées pour les villes et communes de la région de Stuttgart. L'Atlas comprend des cartes qui montrent les tendances régionales des vents, les flux d'air froid, les concentrations de pollution atmosphérique et d'autres informations pertinentes nécessaires pour informer les planificateurs sur la façon d'améliorer les conditions climatiques qui pourraient éclairer les nouveaux projets et les rénovations. L'Atlas classe les zones urbaines en fonction du rôle qu'elles jouent dans l'échange d'air et le flux d'air frais dans la région de Stuttgart, ainsi que de leur topographie, de leur densité de développement et de leur caractère, et de la fourniture d'espaces verts. L'Atlas distingue huit catégories de zones de cette manière et, pour chacune d'elles, différentes mesures de planification et recommandations sont fournies.

En plus de répondre aux caractéristiques climatiques locales, les principes suivants constituent la base des recommandations de planification incluses dans le «Climate Booklet for Urban Development Online – Städtebauliche Klimafibel Online»:

• La végétation devrait être placée autour des aménagements et des espaces verts plus grands et connectés devraient être créés ou entretenus dans toutes les zones développées afin de faciliter l’échange d’air;
• Les vallées servent de couloirs de transport aérien et ne devraient pas être aménagées;
• Les coteaux devraient rester sous-développés, en particulier lorsque le développement existe dans les vallées, étant donné qu'il y a un transport intensif d'air froid et d'air frais;
• Les topographies en selle servent de couloirs d'induction d'air et ne devraient pas être développées;
• L'étalement urbain doit être évité;
• Tous les arbres poussant dans le noyau urbain avec une circonférence du tronc de plus de 80 cm à une hauteur de 1 m sont protégés par un ordre de préservation des arbres.

La mise en œuvre des recommandations de l'Atlas climatique et de la brochure sur le climat est assurée par le Bureau de l'urbanisme et de la rénovation urbaine, avec le soutien du Bureau de la protection de l'environnement. La Section de climatologie urbaine de l'Office de protection de l'environnement évalue les incidences climatiques des projets d'aménagement et des grands bâtiments. Grâce à la mise en œuvre de ces recommandations, plus de 39 % de la superficie de Stuttgart a été protégée pour préserver les éléments naturels. De plus, la verdure couvre plus de 60% de la ville. Stuttgart contient 5 000 hectares de forêts et de bois, 65 000 arbres dans les parcs et les espaces ouverts et 35 000 arbres de rue. Plus de 300 000 mètres carrés de toits ont été verdoyés et 63 des 273 kilomètres de voies de tramway (en 2019) ont été plantés d'herbes oligotrophes. En outre, conformément à la vision de développement de la ville, 60 hectares de terrains vierges précédemment affectés au développement ont été supprimés du plan de développement foncier de 2010 pour protéger les espaces verts existants. Des interventions ciblées telles qu'une interdiction de construire dans les collines autour de la ville et la prévention des projets de construction susceptibles d'obstruer l'effet de ventilation des flux d'air froid nocturnes ont permis de préserver et d'améliorer les échanges d'air et les flux d'air froid dans la ville.

Afin d'améliorer encore la capacité d'adaptation de Stuttgart aux étés plus chauds, l'infrastructure verte de la ville est en cours d'extension dans le cadre d'un train de mesures sur la protection du climat, notamment: verdissement des bâtiments, ombrage des voies de circulation (p. ex. sentiers pédestres et pistes cyclables), ombrage des façades des bâtiments à travers les arbres de rue et mise à niveau des espaces publics plus petits en «points froids» (zones équipées d'eau potable, de fontaines à eau, de pulvérisateurs d'eau et d'installations d'ombrage). En outre, la ville met en œuvre un programme visant à améliorer les infrastructures bleues urbaines, en particulier à travers des fontaines à eau potable et d'autres éléments d'eau. Les surfaces d'eau et l'eau en mouvement contribuent à réduire les charges thermiques par évaporation. Le projet «Stratégiesintégrées pour le renforcement des infrastructures urbaines bleues-vertes»(INTERESS-I) a mis en œuvre un projet pilote visant à tester des éléments constitutifs d’infrastructures bleues-vertes efficaces et résilientes au changement climatique. L'objectif global est d'élaborer une stratégie intégrée pour optimiser les structures vertes, hydrauliques, de peuplement et de construction, sur la base de la disponibilité et de la qualité de l'eau et en tenant compte de la résilience climatique, de la justice sociale et des besoins en matière de qualité de vie.

L'Atlas Climatique 2008 a été développé en étroite collaboration entre la Région Verband Stuttgart (l'association des villes et communes régionales) et la Ville de Stuttgart. La section de climatologie urbaine de l'Office de protection de l'environnement de la ville de Stuttgart a contribué par ses connaissances spécialisées.

La ville de Stuttgart souligne l'importance de la participation du public aux stratégies d'écologisation visant à améliorer la qualité de l'air et à atténuer l'effet d'îlot de chaleur. Cet objectif est atteint grâce à différentes stratégies, par exemple:

• Depuis 1986, la ville de Stuttgart fournit un soutien financier aux citoyens pour les toits verts, soulignant que dans les zones de vallée fortement surchauffées et mal ventilées, le potentiel de toits verts devrait être utilisé aussi largement que possible. En 2016, un programme municipal de verdissement (verdissement de la cour, du toit et de la façade) a été repris pour accélérer les mesures de verdissement dans les bâtiments existants.
• Depuis 1992, un système a été mis en place pour permettre aux habitants de Stuttgart d'adopter un arbre ou un espace vert. Aujourd'hui, les soignants ont adopté plus de 900 arbres. Ils sont responsables de l'arrosage de l'arbre, de signaler les attaques de parasites, d'enlever la litière de feuilles et les branches tombées et de protéger l'arbre de l'encrassement du chien.

Enfin, il est utile de noter que l'adaptation au changement climatique et l'atténuation de ses effets figurent toutes deux parmi les priorités politiques. La ville dispose d'une stratégie d'atténuation du changement climatique depuis 1997 et une stratégie d'adaptation au changement climatique a été élaborée en 2012. Un groupe de travail accompagne la mise en œuvre des mesures d'atténuation et d'adaptation.

Les facteurs suivants qui ont contribué positivement à l'initiative d'adaptation de Stuttgart sont mis en évidence:

• La compilation d’informations détaillées sur la topographie, le climat et l’utilisation des sols de la zone permet une planification précise des différentes zones, qui visent ensemble à améliorer la qualité de l’air et à atténuer l’effet d’îlot de chaleur urbain.
• L'affaire démontre les avantages pour une municipalité d'avoir une capacité de recherche climatique interne pour fournir une connaissance concrète des conditions et des remèdes locaux, plutôt que de s'appuyer sur une compréhension dérivée de principes généraux. Cumulativement, sur plusieurs décennies, la ville a utilisé ses pouvoirs de planification et d'aménagement paysager pour concevoir tout un système de circulation de l'air urbain.
• L'utilisation constructive des réglementations existantes (par exemple, le code allemand de la construction) prévoit un mandat pour la mise en œuvre des recommandations de planification relatives au climat local.
• L'étroite collaboration entre l'Office de la protection de l'environnement (analyse de l'information, formulation de recommandations) et l'équipe d'aménagement et de rénovation de la ville signifie que les solutions d'infrastructure verte recommandées sont mises en œuvre par le biais du contrôle de l'aménagement du territoire et du développement.
• Dans certaines zones de la ville, la disponibilité de plans-cadres faisant clairement référence à l'adaptation au changement climatique a soutenu la mise en œuvre de mesures spécifiques. C’est par exemple le cas dans le plan-cadre Talgrund (Stuttgart-Ouest), dans lequel l’adaptation est abordée au moyen de mesures d’écologisation et de mesures structurelles visant à préserver les flux d’air froid nocturnes.

Il n’existe pas d’estimation globale des coûts de l’ensemble des mesures mises en œuvre. Des détails sont disponibles pour certaines interventions, également pertinentes pour l'adaptation. Depuis 2016, la ville de Stuttgart a fourni environ 2 millions d'euros par an dans le cadre d'un programme de financement vert, qui est toujours actif. En outre, 12,7 millions d'euros ont été alloués à titre exceptionnel à la rénovation des parcs urbains. En outre:

• La préservation des vignobles du centre-ville et des pentes abruptes (garantissant la ventilation) est soutenue par un budget d'environ 850 000 euros par an sur 4 ans (2018-2021).
• Le financement de l'écologisation des bâtiments privés (par exemple pour les façades, les cours et les toits) s'est élevé jusqu'à présent à 1,5 million d'euros.
• Il y a beaucoup de projets individuels pertinents pour l'adaptation dans le cadre du budget actuel pour le bureau du jardin, de la forêt et du cimetière.

En outre, dans le cadre du train de mesures sur le climat (un budget supplémentaire de 200 millions d’euros pour la période 2020-2023, y compris des mesures d’adaptation au changement climatique), 20 millions d’euros seront mis à disposition pour des arbres, des haies et des conversions forestières supplémentaires afin d’améliorer l’adaptation au changement climatique ainsi que pour la mise en œuvre ultérieure de façades, de cours ou de toits verts.

Dans les zones urbaines, c'est surtout la charge thermique élevée en été qui entraîne un stress thermique sur le corps humain et a des effets négatifs sur le confort thermique. Il est particulièrement prononcé pendant la journée en raison du rayonnement solaire intense. En cas de vagues de chaleur, c'est-à-dire pendant des jours consécutifs avec un stress thermique élevé, le refroidissement pendant la nuit n'atteint souvent pas la mesure nécessaire pour un sommeil réparateur. Des espaces verts urbains étendus et adéquats – y compris au niveau des bâtiments – et des surfaces non scellées devraient contrecarrer l’effet d’îlot de chaleur urbain et apporter des avantages à la population. La végétation basse et moins dense, les espaces verts et les couloirs ouverts favorisent la ventilation dans les zones urbaines, réduisant l'accumulation de chaleur et le stress thermique, en particulier pendant les périodes chaudes, et réduisant la pollution. Ils fonctionnent comme des zones de production d'air froid qui établissent des systèmes de vent locaux induits thermiquement, tels que les vents de fond nocturnes, les vents de descente et les vents de montagne. Leur préservation et leur extension éventuelle peuvent apporter de nombreux avantages à la ville et limiter l'utilisation du refroidissement technique (par exemple grâce à la climatisation).

La préservation de l'environnement naturel dans les zones urbaines est principalement guidée par la loi fédérale sur la conservation de la nature (BNatSchG) et par la loi sur la conservation de la nature du Land de Bade-Wurtemberg (NatSchG). La loi fédérale sur la conservation de la nature interdit la modification ou l'altération des espaces verts protégés ou la modification de l'utilisation des terres dans ces zones protégées. Les espaces verts protégés comprennent: zones vertes dans les zones de peuplement, les parcs, les cimetières, les jardins, les arbres isolés, les lignes d’arbres, les avenues ou les bosquets dans les zones habitées ou sous-développées; et certaines plantations et zones boisées protectrices en dehors des forêts. La préservation de l'histoire et de la culture de la région peut également être une raison de protéger les espaces verts.

Le Code allemand de la construction, modifié en 2011, exige que le développement urbain soutienne et améliore l'atténuation du changement climatique et l'adaptation à celui-ci. Ces problèmes peuvent être résolus à la fois par des plans d'aménagement du territoire et des mesures de réaménagement urbain. Il souligne, entre autres, le rôle de la préservation des zones inutilisées et défrichées, qui présentent un grand potentiel de développement urbain respectueux du climat, en particulier celui des espaces verts.

L'adaptation de Stuttgart à l'effet d'îlot de chaleur urbain a commencé avec l'Atlas climatique de 2008 et se poursuit encore aujourd'hui. Les mesures sont généralement mises en œuvre dans le cadre de l'aménagement du territoire urbain, le temps de mise en œuvre dépendant fortement de la complexité du processus de planification dans son ensemble et des conditions limites telles que les besoins en espace de vie, etc. Dans la plupart des cas, cependant, on peut s'attendre à plusieurs années. Les mesures de mise en œuvre dans les espaces publics (par exemple, la plantation d’arbres) sont généralement mises en œuvre au cours de l’exercice budgétaire concerné ou rapidement.

Les infrastructures vertes et bleues mises en œuvre et en cours de mise en œuvre doivent être maintenues, tandis que les couloirs de ventilation doivent être protégés afin de conserver leur fonction également à l’avenir. Lorsque des solutions vertes et bleues sont appliquées aux infrastructures, leur durée de vie peut être considérée comme identique à celle de l'environnement bâti (environ 40 ans, si la maintenance est assurée). Dans le cas de mesures privées subventionnées, les bénéficiaires sont tenus d'entretenir l'infrastructure pendant au moins 10 ans.

Rainer Kapp
Municipality of Stuttgart
Office for Environmental Protection, Department of Urban Climatology
Gaisburgstraße 4, 70182 Stuttgart, Germany
E-mail: rainer.kapp@stuttgart.de 

La ville de Stuttgart et l'adaptation des espaces verts et bleus aux zones urbaines et aux villes écologiques (GRaBS)