Rafraichissement des techniques de réduction des ilots de chaleur urbain (ICU) sous climat méditerranéen

Îlot de chaleur atmosphérique

 La différence de température de l’air entre le centre-ville et les zones environnantes, permet de définir l’îlot de chaleur atmosphérique. Selon Oke (Oke, 1976), ce type d’îlot se divise en deux types : ICU dans la canopée urbaine et ICU dans la couche limite. La canopée urbaine correspond à une couche d’air partant du sol urbain arrivant au sommet des toitures des bâtiments ou au sommet d’un arbre. En effet l’interaction entre les structures urbaines et les paramètres micro-météorologique engendre des mouvements de turbulence qui rendent la canopée urbaine souvent perturbée (Athamena, 2012). La couche limite s’étend du sommet des toitures des bâtiments jusqu’à plusieurs dizaines de mètres au-dessus des toitures. La distance entre la surface du sol et la limite de la couche urbaine (C.L.A) ne dépasse pas les 1.5 km (selon Oke cette distance est entre 0.5 et 1.5 km). Il est à noter qu’au-delà de cette couche, l’atmosphère n’est pas influencée par la surface urbaine. 

ICU atmosphérique dans la canopée urbaine

 La température surfacique affecte la température de l’air de la canopée urbaine dans une zone déterminée. En effet la présence des surfaces végétalisées et des bassins d’eau diminue la température de l’air, alors que dans les zones industrielles et les zones à densité de bâti élevée, 6 la température de l’air est plus élevée. La différence de la température moyenne annuelle de l’air dans une grande ville et une zone environnante varie entre 1 °C et 3 °C (Oke, et al., 1997). La Figure 1.4 (Oke, 1982) montre la variation de la température de l’air dans une zone urbaine et une zone rurale en fonction de l’heure de la journée, ainsi que la différence de la température ∆SH4 entre ces deux zones, appelée aussi intensité de l’îlot de chaleur. Il est évident d’après l’allure du graphique, que l’ICU atmosphérique est phénomène nocturne. ∆SH4 atteint des valeurs plus importantes durant la nuit, surtout durant la période qui suit juste le coucher du soleil. Figure 1.4 : Représentation temporelle de l’îlot de chaleur dans une canopée urbaine (faible vitesse de vent et jour ensoleillée), échelle verticale environ 2 °C par unité (Oke, 1982). 

ICU atmosphérique dans la couche limite

 La couche limite atmosphérique C.L.A est définie par la partie de la troposphère qui est soumise directement à l’influence des surfaces terrestres (bâtiments, lacs, sol…) à l’échelle de la journée. L’altitude moyenne de cette couche est de l’ordre de 1 km, mais cette épaisseur est très variable et dépend de la zone étudiée. Cette couche est caractérisée par des transferts de chaleur entre la surface et l’atmosphère. La Figure 1.5 (a et b) montre l’allure de la C.L.A d’après les travaux d’Oke. L’intensité de l’îlot de chaleur urbain dans la C.L.A est exprimé selon Oke par ∆wH4 , w étant la température potentielle d’une particule d’air qui est définie par la température que cet air aurait s’il subit une 7 transformation adiabatique telle que sa pression finale est \T (niveau de pression de référence standard 100 kPa). L’expression de la température potentielle exprimée en Kelvin s’exprime par : w = S Ñ \T \ Ö G ^Ü [1.1] Avec S et \ sont respectivement la pression et la température d’une particule d’air à une altitude donnée, g la constante spécifique de l’air (287 J/kg.K) et  la chaleur spécifique de l’air sec à pression constante (1004 J/kg.K). Figure 1.5 : (a) Forme générale de la couche limite atmosphérique dans une large ville à latitude moyenne durant un jour ensoleillé de l’été durant le jour, (b) C.L.A durant la nuit, (c) comparaison entre la température potentielle d’une zone urbaine et celle rurale, (d) Intensité de l’îlot de chaleur (variation avec l’altitude) (Oke, 1982). La Figure 1.5 (c) montre la variation de la température potentielle avec l’altitude dans une zone urbaine et une zone rurale durant la nuit. Le graphe 3(d) indique l’intensité de l’I.C.U ; il est clair que cette intensité est importante pour les faibles hauteurs et diminue avec l’altitude pour atteindre une valeur négative lorsqu’on s’approche des limites de la C.L.A (effet crossover). D’autre part, la Figure 1.6 montre l’allure de la variation de la température de l’air en fonction de l’altitude d’après les travaux de (Khaikine, et al., 2006). La zone urbaine étudiée est Moscou et la zone environnante est Zvenigorod. Les résultats montrent que l’intensité d’ICU est plus importante durant la nuit. Il est aussi remarquable que la différence de température dans la zone de canopée urbaine est plus importante dans le mois de juin (environ 6 °C) que celle observée en aout (environ 2 °C).