Portrait des îlots de chaleur urbains à Montréal

Frédéric Guay, agent de recherche en géographie et SIG, Ouranos-UQÀM
Yves Baudouin, professeur au département de géographie UQÀM.

La présence des îlots de chaleur et de chaleur accablante en milieu urbain représente un phénomène de plus en plus préoccupant pour nos élus municipaux. Nous n’avons qu’à regarder ce qui se passe en ce moment en Europe où plus de 10 000 décès ont été enregistrés dans la région parisienne (Journal La Presse, 22 août 2003) et ce, sans compter tous les nombreux cas d’hospitalisation. Ainsi, plusieurs villes se sont penchées sur le phénomène des îlots de chaleur urbains, nous pouvons penser à St-Paul-Minnesota (Todhunter, 1989), Vancouver (Voogt et Oke, 1997), Regina (Stewart, 2000), Atlanta (Bornstein et al., 2000), Houston (Streuker, 2002). Il nous apparaît donc nécessaire d’élaborer davantage sur le sujet des îlots de chaleur urbains.

Qu’est-ce qu’un îlot de chaleur urbain?

On définit l’îlot de chaleur comme une zone urbanisée caractérisée par des températures estivales plus élevées que l’environnement immédiat, avec des différences qui varient selon les auteurs de 5 à 10°C. L’îlot de chaleur urbain constitue la résultante de phénomènes climatologiques particuliers causés par des facteurs spécifiques aux milieux bâtis plus denses. Il s’agit très certainement de la manifestation climato-logique la plus évidente provoquée par l’urbanisation, dont la résultante est l’augmentation de la tempéra-ture. La présence d’une grande ville comme Mexico, New York ou Montréal modifie sensiblement le climat d’une région, ne serait-ce que par l’augmentation de la température en milieu urbain.

Facteurs contribuant à la formation d’îlots de chaleur

La transformation et la réduction d’espaces verts par des matériaux qui absorbent la chaleur comme les toits, les murs des bâtiments ainsi que les chaussées, représentent des facteurs importants. De plus, ces matériaux qui ont absorbé la chaleur pendant la journée la restituent pendant la nuit. Enfin, la présence d’un flux de chaleur lié au chauffage urbain, à la circulation automobile et à l’activité industrielle s’avèrent aussi des facteurs qui contribuent de façon significative au développement des îlots de chaleur. Il ne faudrait pas oublier non plus le contexte climatique actuel dans lequel les périodes de chaleurs extrê-mes sont de plus en plus fréquentes. Au Canada, les températures moyennes annuelles calculées pour le pays indiquent que sept des dix années les plus chaudes depuis 1948 sont survenues depuis 1980, l’année la plus chaude ayant été 1998 (avec 2,5oC au-dessus des normales), suivi par 1981 (anomalie de 2oC) et par 2001 et 1999 en troisième place (anomalie de 1,7oC) (OMM, 2002). Ces hausses de températures se reflètent par une augmentation des températures maximales ou minimales ou par un nombre accru de journées de chaleur accablante et la formation d’îlot de chaleur urbain.

La figure 1 présente les valeurs d'albédo pour les différents types de surfaces urbaines. L'albédo mesure la quantité d'énergie solaire reflétée par la surface. Un albédo bas implique des températures de surface plus élevées puisqu’une plus grande quantité d'énergie est absorbée. Par exemple, l’asphalte a un albédo de 0.05 – 0.20 et le goudron 0.03 – 0.18. Les surfaces noires au soleil peuvent devenir jusqu'à 21 °C plus chaudes que les surfaces blanches. Ces types de surfaces favorisent le développement des îlots de chaleur. À l’inverse, un albédo élevé entraîne des températures plus fraîches. Par exemple, les surfaces de couleur blanche ont un albédo de 0.50 – 0.90 et les toits réflecteurs de 0.60 – 0.70.

» Voir la figure 1. Variation de l’albédo dans l’environnement urbain (Source : Global Environmental Management)

Comparaison avec le milieu rural

Les écarts de températures entre la campagne et le centre-ville mesurent l’intensité de l’îlot de chaleur urbain au sol. Ces écarts sont en moyenne plus importants pendant la nuit, car la ville restitue plus lente-ment la chaleur diurne emmagasinée. De ce fait, le refroidissement par rayonnement terrestre infrarouge s’effectue plus rapidement en milieu rural qu’en ville. Ainsi, l’îlot de chaleur urbain nocturne s’intensifie très rapidement dès le coucher du soleil et jusqu’aux environs de minuit. Il se renforce encore légèrement par rapport à la campagne en cours de nuit et atteint son intensité maximale en fin de nuit. L’îlot de cha-leur diurne n’apparaît véritablement qu’en cours d’après-midi. La figure 2 nous présente le profil des températures de la ville de Los Angeles. Nous pouvons facilement apprécier les grands écarts de tempéra-tures entre le milieu rural et urbain et la formation d’un îlot de chaleur urbain au-dessus du centre-ville.

» Voir la figure 2. Profil d’un îlot de chaleur urbain à Los Angeles (Source : Heat Island Group, 2002)

Les impacts des îlots de chaleur urbains sur l’environnement et la santé
La présence des îlots de chaleur urbains est très néfaste tant pour le milieu environnemental que pour le milieu humain. Ainsi, Auger et Kosatsky (2002) et la Direction de la Santé Publique de Montréal ont identifié divers impacts sur l’environnement, la santé et les personnes les plus à risque.

Impacts sur les saisons

• Présence de vagues de chaleur : plus fréquentes, intenses, longues et humides.
• Augmentation du nombre de jours où les températures sont supérieures à 35 °C, passant de 10 à 46 d’ici le milieu du siècle.
• Apport d’hivers plus courts et plus doux.
• Diminution du nombre de jours de gel et ralentissement de l’écoulement des vents.

Impacts sur la santé 

• Transpiration et de dilatation des vaisseaux sanguins.
• Banal coup de soleil, fatigue jusqu’à l’épuisement, coup de chaleur, crampes et syncope.
• Exacerbation d’un état chronique, notamment les affections cardiovasculaires, cérébrovasculaires, respi-ratoires, neurologiques et rénales.
• De plus fortes concentrations d’ozone troposphérique, par exemple, peuvent nuire à la faculté de respirer et causer de l’essoufflement, des douleurs thoraciques, des sifflements et des quintes de toux. 

Impacts sur la qualité de l’air

• Augmentation de la pollution atmosphérique particulièrement dans les régions urbaines et industrialisées.
• Recrudescence du nombre de jours de smog.
• Éjection de l’air chaud à l’extérieur par les climatiseurs.
• Accroissement de la quantité de champignons et de moisissures dans l’air.

Personnes les plus à risque

• Les personnes âgées ou obèses; atteintes de maladies chroniques (ex. : cardiaques, respiratoires, rénales); prenant certains médicaments (ex. : tranquillisants, diurétiques); vivant seules et qui ne peuvent pas suivre les mesures préventives sans aide (personnes handicapées ou souffrant de troubles mentaux); physiquement actives (ex. : sportifs, travailleurs); résidant dans un logement insalubre; détenant un faible niveau socio-économique.
• Les nourrissons et très jeunes enfants.

Les solutions pour contrer l’îlot de chaleur urbain

Deux solutions majeures sont proposées. La première est de remplacer les surfaces foncées comme les toits noirs et les routes asphaltées par des surfaces claires et réfléchissantes et la deuxième est d’augmenter la quantité d’espaces verts.

La figure 3 démontre une étude du Heat Island Group sur les écarts de températures entre différents types de pavages avec des albédos différents (réflectivité). Les albédos ont été mesurés simultanément. L'as-phalte foncé et récent dégage un albédo de 5 % et une température de 123 °F (51 °C). L’asphalte âgé émet un albédo de 15 % et une température de 115 °F (46 °C). Un enduit prototype d'asphalte a été dévelop-pé en collaboration avec Reed & Graham, Inc de San Jose. Cet enduit produit un albédo de 51 % et une température de 88 °F seulement (31 °C).

» Voir la figure 3. Différents types de pavages à l’étude (Source : Heat Island Group, 2000)

La deuxième solution repose sur la plantation d’arbres et l’aménagement d’espaces verts en milieu urbain. L’augmentation de la végétation aide à ombrager les villes contre le rayonnement solaire, favorise l'évapotranspiration et diminue la température de l'air. Ainsi, des arbres placés aux endroits stratégiques réduiront les coûts énergétiques de 10 à 20 %. Cette solution s’avère moins coûteuse que les climatiseurs et ne nécessite aucune dépense d'énergie. À plus petite échelle, chaque individu peut contribuer à abaisser la température de son quartier. Les façades de maisons ou d’immeubles à appartements recouverts de vignes et de jardins suspendus luxuriants offrent plus qu’une oasis de verdure dans un amas de béton.

Portrait thermique de Montréal

Aujourd’hui, avec la venue de la télédétection, il est possible de produire des images thermiques à faible coût (ex. : satellite Landsat7), et ainsi de localiser et de suivre l’évolution des îlots de chaleur d’un milieu. Cette approche offre l’avantage de mesurer, sur une base récurrente, l’effet de l’application des diverses mesures de réduction. Donc, année après année, les secteurs seront ciblés et des actions concrètes seront prises sur le terrain pour contrer l’effet d’îlot de chaleur. Sur la carte thermique de la région de Montréal (figure 4), on distingue clairement les écarts de températures entre les secteurs ruraux (jaunes), la banlieue (orange), les quartiers centraux (rouges) et les îlots de chaleur urbains (rouge foncé). De plus, on voit net-tement les zones plus froides (bleues et vertes) en raison de leur végétation abondante comme le parc du Mont-Royal et l’Île Bizard. On voit également nettement les secteurs plus chauds (rouge foncé) comme l’axe de l’autoroute 40, les secteurs industriels de Dorval et de Ville Saint-Laurent et le pôle d’Anjou qui sont composés de grandes surfaces asphaltées.

» Voir la figure 4. Carte thermique de la région de Montréal, 11 août, 2001

En terminant, le phénomène des îlots de chaleur est un problème connu et inquiétant pour la population. L’implication des élus municipaux est primordiale et des mesures concrètes doivent être élaborées. Déjà à l’été 2001, le Service d’environnement de la ville de Montréal a invité à la population à laisser sa voiture à la maison et à utiliser les transports en commun, la marche ou le vélo lors des journées de chaleur acca-blante. En outre, il a demandé aux Montréalais de réduire l’utilisation d’appareils polluants comme les tondeuses à gazon. Certaines villes ontariennes ont par ailleurs interdit l’utilisation des peintures à base de solvants qui dégagent des composés organiques volatils. En été 2002, la ville de Toronto a élaboré un plan d’intervention (Cool Toronto) pour combattre le phénomène des îlots de chaleur. La Direction de la Santé Publique de Montréal a également mis en action le plan « Quand il fait chaud pour mourir » pour contrer le problème. Présentement, l’arrondissement Plateau-Mont-Royal s’intéresse à la question des îlots de chaleur urbains dans le cadre de l’élaboration de son chapitre d’arrondissement pour le plan d’urbanisme de la Ville de Montréal. Une réduction de la température amenuiserait l'effet d'îlot de chaleur et favoriserait une économie d'énergie en abaissant la demande de climatisation. De plus, l’utilisation de couleurs et de matériaux mieux adaptés prolongerait la longévité des pavés et des toits. N’oublions pas qu’il s’agit là de la qualité de notre milieu de vie!

Bibliographie

• Auger, N. et Kosatsky, T., (2002) Chaleur accablante. Direction de la Santé Publique Montréal-Centre, 34 p.
• Bornstein, R. et Lin, Q., (2000) Urban heat islands and summertime convective thunderstorms in Atlanta: three case studies. Atmospheric Environment, vol. 34, no 3, p. 507-516.
• Organisation mondiale de la météorologie, (2002) : Déclaration de l’OMM sur l’état du climat mondial en 2001. http://www.wmo.ch/index-en.html, (page web consultée le 10 décembre 2002).
• Stewart, I. D., (2000) Influence of meteorological conditions on the intensity and form of the urban heat island effect in Regina. The Canadian Geographer, vol. 44, no 3, p. 209-320.
• Streutker, D.R., (2002) A remote sensing study of the urban heat island of Houston, Texas. International Journal of Remote Sensing, vol. 23, no 13, p. 2595-2608.
• Todhunter, P.E., (1989) Environmental indices for the Twin Cities Metropolitan Area (Minnesota, USA) urban heat island. Climate Research, vol. 6, no 1, p. 59-69.
• Voogt, J.A. et Oke, T.R., (1997) Complete urban surface temperatures. Journal of Applied Meteorology, vol. 36, no 19, p. 1117-1132.