Construire des villes cool pour un avenir prometteur

Construire des villes cool pour un avenir prometteur

Certains matériaux et surfaces émettent beaucoup plus de chaleur (zones rouges) que d’autres, comme le montre cette image thermique d’Arncliffe Street à Wolli Creek, à Sydney. Auteur fourni

Demain, nouvelle journée chaude et humide à Sydney avec un maximum de 32 en ville et 38 dans la banlieue ouest.

Combien de fois avons-nous entendu cela à la radio ou à la radio?

Mais que penseriez-vous de la prévision suivante?

Les températures dans Wattle Street, Ultimo, augmenteront de 37 autour de 10 am. Plus loin sur la colline, sur Point Street, on peut s'attendre à un sommet des degrés 40 peu après l'heure 1. Pendant ce temps, à la station météorologique Observatory Hill, le 3 pm maximum aura du mal à passer les degrés 32.

Il est peu probable que nous puissions jamais prévoir les températures avec une telle précision. Néanmoins, l'exercice ci-dessus reflète les différences très réelles de température - et de confort thermique - à l'échelle de chaque rue, voire de chaque bloc, au sein de nos villes.

L’interaction entre la forme urbaine et l’énergie thermique du soleil est le moteur de cette surprenante variabilité. La hauteur et les matériaux des bâtiments, la largeur et l'orientation des rues, ainsi que la présence ou non de végétation influent tous sur les températures locales dans la ville. Et si nous nous rendons au travail en voiture, la chaleur dégagée par le moteur et les gaz d'échappement de notre véhicule pourrait en ajouter un ou deux degrés.

Les récents reportages dans les médias ont mis en évidence la conditions météorologiques bizarres à Sydney en janvier, février et mars 2016. Certains rapports ont associé des preuves de températures extrêmes à l'urbanisation et à la perte d'ombrage et d'humidité que procure la végétation. Ceci est connu comme le Effet d'îlot de chaleur urbain (UHI).

Une collaboration de recherche entre la faculté de l'environnement bâti de l'UNSW et les universités de l'Australie du Sud et de Melbourne a permis de recueillir de nouvelles preuves des effets très localisés de la forme du bâtiment, des matériaux de surface et de l'orientation de la rue sur le microclimat extérieur et le confort thermique des piétons. L’objectif est de créer une base de preuves solide pour éclairer la conception, la planification et les politiques dans les villes australiennes.

Les données météorologiques recueillies au cours de l'été 2015-16 à Sydney révèlent que la température de l'air dans les rues du «canyon» peut varier jusqu'à 5 par rapport à celle enregistrée par le Bureau of Meteorology à Observatory Hill.

Construire des villes cool pour un avenir prometteur CC BY-SA

Les températures de surface mesurées sur les façades des bâtiments sont encore plus préoccupantes. Ceux-ci peuvent dépasser 70 ℃ au soleil.

Les surfaces verticales des bâtiments à plusieurs étages représentent une grande partie de la surface urbaine en contact avec l'air ambiant. Des températures de surface plus élevées augmentent les températures de l'air à proximité pendant la journée.

Ensuite, en raison de la masse thermique de matériaux de construction généralement denses et sombres, les façades des bâtiments continuent à émettre de la chaleur radiante bien après le coucher du soleil. Cela ralentit le refroidissement de la température de l'air extérieur local.

Sans refroidissement nocturne, l'inconfort thermique humain est prolongé. Les nuits consécutives de températures élevées de l’air ont de graves répercussions sur la santé humaine. Ceci comprend augmentation de la mortalité et de la morbidité liées à la chaleur.

Des journées de chaleur plus extrêmes projetées du fait du changement climatique en plus d'un chauffage localisé dû au design urbain augmente les risques pour la santé des futures vagues de chaleur.

Construire des villes cool pour un avenir prometteur CC BY-SA

Les températures urbaines varient avec le design

Notre recherche visait à quantifier les effets de la forme et des matériaux urbains typiques sur le microclimat de la rue et le confort thermique extérieur. Nous avons enregistré les températures de surface des bâtiments et de l'air ambiant à l'aide d'une caméra thermique et d'une station météorologique mobile à divers endroits de la région métropolitaine de Sydney.

Les résultats préliminaires suggèrent que les conceptions architecturale et urbaine habituelles exacerbent la chaleur urbaine et créent des villes plus chaudes. C’est alarmant quand on considère la population actuelle et projetée des grandes villes australiennes, en particulier le proportion croissante de personnes âgées vulnérables.

En janvier 14, 2016 - Le jour le plus chaud de Sydney ce mois-ci - les températures de l'air 9AM et 3PM enregistrées à Observatory Hill étaient respectivement de 30.8 X et 32.4.

Le même jour, des températures de l'air à la hauteur des piétons ont été enregistrées en milieu de matinée dans Wattle Street, Ultimo - 32.34® à 9am - et en milieu d'après-midi à Point Street, Pyrmont - 36.34® autour de 3pm. Ces températures dans les rues de Wattle et de Point étaient 1.54 ® et 3.94 ® supérieures - ou jusqu’à 12.2% supérieures - aux températures maximales observées à Observatory Hill.

Des études antérieures ont rapporté une augmentation significative de la mortalité pour chaque 1 ℃ augmentation des températures de l'air au-dessus d'un seuil de mortalité-température (généralement autour de 32 pour les villes australiennes). Cela vaut particulièrement pour le population âgée de 65 et plus. Inversement, chaque degré de refroidissement présente des avantages sanitaires et économiques pour les résidents urbains.

Les températures de surface des façades des bâtiments proches confirment une source potentielle de chauffage localisé. La façade Wattle Street de sept étages faisant face au nord-est a enregistré une température maximale de spot de 65® et une température moyenne de surface de 46® autour de 9AM. La façade de la rue Point, sur huit étages et faisant face au nord-ouest, a enregistré une température de surface moyenne de 42.4 ℃ et un maximum ponctuel de 54 en milieu d’après-midi.

Malgré l'incertitude des mesures due à l'émissivité (quantité de chaleur émise par un matériau), la température diurne élevée des façades des bâtiments suggère une relation d'influence avec les températures de l'air observées près de la façade.

En prenant en compte les facteurs de conception - y compris l'orientation et l'exposition au soleil, l'albédo (réflectance) et l'émissivité des matériaux, ainsi que la vue des bâtiments opposés et du ciel, les concepteurs peuvent contribuer à rafraîchir nos villes grâce à des «façades rafraîchissantes».

Les bâtiments sont la clé du confort en plein air

Nous avons également calculé les effets des propriétés des matériaux sur les températures de l'air extérieur et le confort thermique pour January 14.

Les albédos des sentiers (réflectance) dans Wattle Street et Point Street allaient de 0.033 à 0.050 pour le bitume durci et les pavés de pierre grise plus lisses, respectivement. Superficiellement, les matériaux du sentier semblent être de la même couleur. Cependant, le bitume plus rugueux a une réflectance plus faible et absorbe par conséquent plus de rayonnement solaire (et devient plus chaud) que le carreau de pierre plus lisse.

Des études antérieures ont rugosité de surface liée aux caractéristiques de réflectance. Les effets potentiellement contradictoires de la réflectance de la surface du sentier sur la température de l’air et le confort thermique sont évidents dans les mesures du thermomètre à globe gris (GGT).

Le GGT ne mesure que le chauffage par rayonnement auquel les humains sont particulièrement sensibles. Les températures de l'air plus froides sont souvent associées à des surfaces d'albédo plus élevées, mais une réflectance plus élevée peut augmenter la charge radiante des piétons, augmentant ainsi l'inconfort thermique.

La moyenne GGT 10 minute entre 8.30AM et 10.30AM dans Wattle Street était de 36.95 et la température moyenne de l'air sur dix minutes pour la même période était de 33.70. Entre 1PM et 2.30PM dans Point Street, la moyenne sur dix minutes de GGT était de 43.0 et la température moyenne de l’air sur dix minutes était de 38.57.

Les différences relatives entre les températures ambiante et GGT sont 4.87 et 6.05. Cette plus grande différence de température GGT confirme le réchauffement supplémentaire par rayonnement de la surface plus réfléchissante du sentier et de la façade chaude à proximité.

La conclusion? La météo n’est pas simplement ce que le bureau nous dit. Alors que les températures urbaines sont plus élevées qu'à l'échelle de la population - le bâtiment, la rue, le bloc - les implications pour notre santé et notre bien-être sont profondes.

En informant les personnes impliquées dans la planification, la gestion et la conception urbaines des implications de leurs décisions en matière de conception sur le microclimat urbain, cette recherche fournit la base de données pour un avenir urbain «cool».La Conversation

A propos de l'auteur

Paul Osmond, maître de conférences, Sustainable Built Environment, UNSW et Jonathan Fox, candidat au doctorat en recherche, Urban Climates Research, UNSW

Cet article est republié de La Conversation sous une licence Creative Commons. Lis le article original.

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