Les vagues de chaleur sont parmi les extrêmes environnementaux les plus meurtriers et les plus courants. Alors que la terre continue de se réchauffer en raison de l'accumulation de gaz à effet de serre, les vagues de chaleur devraient s'intensifier, notamment pour les villes, où le béton et une pénurie d'arbres créent ce qu'on appelle l'effet d'îlot de chaleur urbain.

En utilisant un modèle climatique global, une équipe dirigée par des chercheurs de l'Université de Princeton a mesuré à quel point les vagues de chaleur interagissent avec les îlots de chaleur urbains, maintenant et dans le futur, dans 50 villes américaines à travers trois zones climatiques.

En termes d'augmentation de la température relative, les villes de l'est et du sud-est d'aujourd'hui sont plus durement touchées par les vagues de chaleur que les villes occidentales arides et semi-arides. C'est à cause de la quantité d'impénétrable, surfaces en béton et manque d'humidité dans les villes de l'est et du sud-est par rapport à leur environnement rural. En revanche, les environnements secs ruraux et urbains connaissent des augmentations de température similaires, et les deux ont moins de précipitations annuelles que leurs homologues de l'est et du sud-est.

Cependant, d'ici 2100, cela devrait basculer. Des villes arides comme Phoenix deviendront des foyers de canicule par rapport à leur environnement rural, tandis que les villes de la côte est seront moins durement touchées par les vagues de chaleur que les leurs. En effet, les futures villes arides resteront limitées en eau en raison du manque de surfaces perméables dans les villes, tandis que leurs voisins ruraux ne devraient plus être « secs » en raison des précipitations plus élevées. La surutilisation des climatiseurs émet également de la chaleur dans les îlots de chaleur urbains, jouant un rôle important.

Les résultats sont liés au développement urbain-rural. La disponibilité en eau d'une ville, par la pluie ou l'irrigation, dicte ses effets de refroidissement par évaporation sur la température, ce qui réduit la gravité d'une vague de chaleur. En d'autres termes, les villes avec plus d'humidité se refroidiront plus rapidement.

« Étant donné que 50 % de la population mondiale vit actuellement dans des villes, et ce pourcentage devrait passer à 70 % d'ici 2050, il est urgent de comprendre comment les villes et les paysages sont affectés par les vagues de chaleur, " a déclaré Lei Zhao, un associé de recherche postdoctoral au Princeton's Program in Science, La technologie, et politique environnementale (STEP), qui est basé à la Woodrow Wilson School of Public and International Affairs. "Notre étude explique pourquoi les villes souffrent encore plus lors d'épisodes de chaleur extrême et met en évidence les risques de chaleur auxquels les résidents urbains sont confrontés aujourd'hui et dans un avenir projeté."

Les résultats, Publié dans Lettres de recherche environnementale , souligner l'importance des stratégies d'atténuation de la chaleur et des infrastructures telles que les toits verts, dans lesquels la végétation transfère l'humidité de la terre à l'atmosphère par évaporation de l'eau et transpiration des plantes.

L'équipe de recherche a utilisé un modèle climatique mondial pour mesurer les conditions actuelles (1975 à 2004) et les scénarios futurs (2071 à 2100), aussi bien le jour que la nuit. Ils ont limité leur analyse de jour à tous les jours de juin à août entre 13 h et 15 h, lorsque les températures culminent habituellement. Pour les estimations de nuit, ils ont utilisé minuit, lorsque les températures sont les plus fraîches.

Sur les 50 villes sélectionnées pour l'étude, 21 étaient dans des zones climatiques tempérées, 14 étaient dans des climats continentaux, et 15 étaient dans des climats secs. Les zones climatiques tempérées connaissent les quatre saisons avec une variété de températures tout au long de l'année. Climats continentaux - où se trouve Chicago, par exemple, sont connus pour être relativement secs avec des étés très chauds et des hivers très froids. Les climats secs et arides sont généralement désertiques avec de faibles précipitations et de grandes variations de température à la fois quotidiennes et saisonnières.

Les chercheurs se sont concentrés sur les régions tempérées et sèches pour dessiner les contrastes d'humidité entre ces deux zones distinctes. Ils ont mesuré les climats continentaux car ils subissent également une chaleur mortelle, en dépit d'être situé dans des climats plus froids.

Pour les découvertes de jour, les chercheurs ont montré que les villes tempérées d'aujourd'hui sont limitées en eau, tandis que leurs homologues ruraux ont beaucoup d'eau grâce aux précipitations abondantes. Par conséquent, les villes des zones tempérées connaissent aujourd'hui des vagues de chaleur plus sévères. Les régions sèches d'aujourd'hui, tant urbaines que rurales, sont à la fois limitées en eau, les chercheurs ont trouvé, en raison de la diminution des précipitations dans l'ensemble.

D'ici 2100, cela va basculer. Les précipitations devraient augmenter globalement dans les deux climats à l'avenir, mais la disponibilité de l'eau devrait être limitée dans les villes sèches en raison des surfaces imperméables. Cette, combiné à une consommation d'énergie de climatisation significativement élevée pendant les vagues de chaleur, contribue de manière significative aux effets synergiques entre les vagues de chaleur et les îlots de chaleur urbains.

La nuit, les effets sont cohérents dans toutes les régions et scénarios climatiques, ce qui est préoccupant. Les températures élevées la nuit pourraient causer plus de décès liés aux vagues de chaleur, puisque les citadins ne peuvent trouver aucun soulagement.

En termes de santé, les vagues de chaleur qui frappent les villes les plus humides d'aujourd'hui augmentent le risque de mortalité de 3,2 %. Pour les villes arides du futur, le risque de mortalité augmente de 2,4 pour cent.

« Les impacts sur la santé ont été une motivation clé pour notre étude. Les chaleurs extrêmes ont des effets néfastes sur la santé humaine et augmentent le risque de décès dans toutes les régions du monde, " dit Zhao.

"Nos résultats soulignent l'importance de mettre en œuvre des stratégies d'atténuation de la chaleur aujourd'hui. Ils soulignent également la nécessité de davantage d'études de cette nature pour nous donner une meilleure idée des villes et des paysages qui sont les plus touchés actuellement et également sous le réchauffement supplémentaire de l'effet de serre, " a déclaré le co-auteur principal Michael Oppenheimer, le professeur Albert G. Milbank de géosciences et d'affaires internationales et le Princeton Environmental Institute de la Woodrow Wilson School et du Département des géosciences de Princeton.

Le papier, « Interactions entre îlots de chaleur urbains et canicules, " est apparu pour la première fois en ligne en tant que manuscrit accepté le 6 décembre, 2017, dans Lettres de recherche environnementale .