Comment les arbres peuvent-ils vraiment refroidir nos villes?

Comment les arbres peuvent-ils vraiment refroidir nos villes?

Dans les villes du monde entier, les arbres sont souvent planté aider à contrôler les températures et à atténuer les effets du «îlot de chaleur urbain”. Mais alors que les arbres ont été appelés "les climatiseurs de la nature”, Dans la pratique, les scientifiques ont souvent du mal à démontrer leurs propriétés rafraîchissantes.

Le moyen le plus évident de mesurer l’effet de refroidissement des arbres est de comparer la température de l’air dans les parcs à celle des rues avoisinantes. Mais cette méthode arrive souvent avec résultats décevants: même dans les grands parcs arborés, la température de l'air pendant la journée est généralement inférieure de moins de 1 ° C à celle des rues étouffantes, et la nuit, la température dans les parcs peut être plus élevée.

Pour expliquer cette contradiction, nous devons réfléchir plus clairement à la physique des flux de chaleur dans nos villes et à l’ampleur des mesures que nous prenons.

Jours louche

Théoriquement, les arbres peuvent contribuer au refroidissement de deux manières: en fournissant de l'ombre et par un processus appelé évapotranspiration. Localement, les arbres fournissent l'essentiel de leur effet de refroidissement en ombrageant. La chaleur que nous ressentons dépend moins de la température de l’air local que de la quantité de rayonnement électromagnétique que nous émettons et absorbons dans notre environnement. La canopée d'un arbre agit comme un parasol, bloquant jusqu'à% 90 du rayonnement solaire, et en augmentant la quantité de chaleur que nous perdons dans notre environnement en refroidissant le sol sous nous.

Comment les arbres peuvent-ils vraiment refroidir nos villes? L'ombre refroidit le sol. Roland Ennos, Auteur fourni

Dans l’ensemble, l’ombre fournie par les arbres peut réduire notre température physiologiquement équivalente (c’est-à-dire la chaleur ressentie par notre environnement) sept et 15 ° C, selon notre latitude. Il n’est donc pas surprenant que, au plus fort de l’été, les gens se pressent devant la fraîcheur délicieuse de l’ombre procurée par les parcs de Londres, les boulevards parisiens et les places méditerranéennes.

Les arbres peuvent également refroidir les bâtiments - en particulier lorsqu'ils sont plantés à l'est ou à l'ouest - car leur ombre empêche le rayonnement solaire de pénétrer dans les fenêtres ou de chauffer les murs extérieurs. Expérimental enquêtes et études de modélisation aux États-Unis ont montré que l'ombre des arbres peut réduire les coûts de climatisation des maisons individuelles de 20% à 30%.

Mais la climatisation est plus répandue à certains endroits que dans d’autres: par exemple, alors que trois sur quatre Les ménages australiens ont un climatiseur, ils sont beaucoup moins répandus en Europe du Nord, ce qui rend la population plus vulnérable aux effets néfastes de la chaleur urbaine. Au cours de la vague de chaleur européenne 2003, il y a eu 70,000 plus de décès enregistrés, comparé aux périodes fraîches équivalentes. Nous avons un besoin urgent de plus de recherches pour savoir combien d'ombre d'arbres pourrait refroidir les maisons en terrasse et les immeubles d'habitation, où vivent de nombreuses personnes moins aisées.

Battre la chaleur

Les arbres peuvent également être utilisés pour s'attaquer à un problème plus important: l'îlot thermique urbain. Par temps calme et ensoleillé, la température de l'air des villes peut être élevé au-dessus de celle de la campagne environnante jusqu’à 7 ° C, surtout la nuit. Dans les villes, la surface dure et sombre de l’asphalte et des briques absorbe presque tout le rayonnement solaire entrant qui provient des ondes courtes. chauffer entre 40 ° C et 60 ° C, et emmagasine de l'énergie qui est ensuite libérée dans l'air pendant les heures tranquilles de la nuit, quand elle peut être piégée dans les étroits canyons.

Comment les arbres peuvent-ils vraiment refroidir nos villes? L'évapotranspiration en action. Roland Ennos, Auteur fourni

Les arbres urbains peuvent contrer ce processus en interceptant le rayonnement avant qu'il atteigne le sol et en utilisant l'énergie pour l'évapotranspiration. L'évapotranspiration se produit lorsque les rayons du soleil frappent la cime des arbres, provoquant l'évaporation de l'eau des feuilles. Cela les refroidit - tout comme la transpiration refroidit notre peau - réduisant ainsi la quantité d'énergie restante pour réchauffer l'air.

Les effets de l'évapotranspiration peuvent être quantifiés de deux manières. Tout d'abord, vous pouvez mesurer la température de la canopée, qui est généralement beaucoup plus frais que les surfaces construites - uniquement 2 ° C à 3 ° C au-dessus de la température de l'air. Malheureusement, nous ne pouvons vraiment pas affirmer que cette différence de température témoigne de la capacité de refroidissement; les feuilles seraient plus fraîches que les surfaces construites même si elles ne perdaient pas d’eau, car elles sont refroidies plus efficacement par convection.

Une meilleure méthode consiste à calculer directement l'effet de refroidissement d'un arbre en mesurant la quantité d'eau qu'il perd. Vous pouvez le faire en mesurant le flux de sève dans son tronc ou la perte en eau de feuilles simples. Ces méthodes montrent que les cimes des arbres peuvent détourner plus de 60 du rayonnement entrant vers l'évapotranspiration. Même un poirier Callery de petite taille (4m élevé) - une espèce couramment plantée en Europe du Nord - peut fournir environ 6kW de refroidissement: l'équivalent de deux petites unités de climatisation.

Mais il y a un inconvénient: les arbres ne produisent cet effet de refroidissement que lorsqu'ils poussent bien. En mesurant la perte en eau de chaque feuille, nous avons montré que les pommiers à prunes et à crabes à croissance lente et à croissance lente ont fourni seulement un quart de l’effet rafraîchissant des poires Callery. De plus, l'efficacité des arbres peut être grandement réduite si les conditions de croissance sont mauvaises. Nous avons constaté que la transpiration des poires Callery pouvait être divisée par cinq si les racines poussaient dans un sol compacté ou mal aéré. Beaucoup plus de recherches sont nécessaires sur les performances relatives des grands et des petits arbres, qu’ils soient plantés dans les rues ou dans les parcs.

Une dernière difficulté pour déterminer le pouvoir de refroidissement des arbres consiste à déterminer dans quelle mesure l'évapotranspiration d'un arbre donné réduira réellement la température de l'air. Comme souvent en science, une approche de modélisation est nécessaire, associant physiciens, ingénieurs et biologistes. Nous devons intégrer des arbres réalistes dans des modèles climatiques régionaux détaillés, qui peuvent imiter les mouvements quotidiens complexes d'air et d'énergie à travers la ville. Ce n’est qu’ainsi que nous pourrons déterminer les avantages régionaux de la forêt urbaine et déterminer comment utiliser les arbres pour rendre nos villes plus fraîches et plus agréables à vivre.

A propos de l'auteur

ennos rolandRoland Ennos, professeur de biomécanique à l'Université de Hull. Il s'intéresse à la manière dont les organismes interagissent avec le monde physique, en particulier leur ingénierie structurelle. Il a étudié la conception mécanique des ailes d'insectes et des systèmes racinaires des plantes ainsi que les défenses mécaniques des herbes, mais est récemment devenu particulièrement fasciné par le bois.

Cet article a été publié initialement le La Conversation. Lis le article original.

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