Les bâtiments et l'asphalte de New York aident à capter la lumière du soleil et entraînent des températures plus chaudes. Eric Meola/Collection Iconica/Getty Images Si vous ne supportez pas la chaleur, sortir de la ville. Activez le bulletin météo local et vous remarquerez probablement une tendance étrange. Les températures sont souvent de quelques degrés plus élevées dans les villes que dans les zones rurales environnantes. Cet écart de température est le résultat d'un phénomène étrange connu sous le nom de effet d'îlot de chaleur urbain .
Comme le nom l'indique, l'effet transforme les villes en îlots de chaleur. Selon l'Agence américaine de protection de l'environnement, les températures dans les villes américaines peuvent atteindre jusqu'à 10 degrés Fahrenheit plus haut que leurs environs [source :EPA]. Normalement, la disparité de température n'est pas si grande, mais même quelques degrés peuvent faire une énorme différence. La demande de climatisation en été entraîne une augmentation des factures d'énergie. Et beaucoup soutiennent que cela augmente les émissions de gaz à effet de serre des centrales électriques qui fournissent cette énergie supplémentaire. D'autre part, certains soulignent que le besoin réduit de chaleur en hiver compense les coûts en été. En outre, des villes plus chaudes en hiver signifient moins de rues glacées.
Le pire résultat de l'effet d'îlot de chaleur est peut-être le nombre de décès liés à la chaleur. Bien que les tempêtes causant des dégâts retiennent le plus l'attention des médias, la National Oceanic and Atmospheric Administration rapporte que la chaleur est généralement plus mortelle. Aux Etats-Unis., la chaleur tue généralement plus de personnes chaque année que les tornades, ouragans, inondations et foudre réunis [source :NOAA].
Alors, qu'est-ce qui crée l'effet d'îlot de chaleur urbain ? Et comment les urbanistes peuvent-ils le réduire ?
Les toits des bâtiments urbains et l'asphalte sont souvent de couleur foncée, ce qui contribue à générer l'effet d'îlot de chaleur urbain. David Zimmerman/UpperCut Images/Getty Images Pour comprendre l'effet d'îlot de chaleur urbain, nous devons d'abord comprendre quelques règles simples de la physique. Plus important encore, nous devons comprendre que les objets peuvent absorber et réfléchir la lumière. En réalité, la couleur d'un objet dépend du type de lumière qu'il reflète. Par exemple, un objet vert réfléchit la lumière verte et absorbe toutes les autres couleurs de lumière visibles. Quand nous voyons un objet vert, nous le percevons comme vert car il renvoie la longueur d'onde verte de la couleur à nos yeux. Les objets de couleur plus foncée sont d'excellents absorbeurs de lumière. En réalité, les surfaces noires absorbent presque toute la lumière. D'autre part, les surfaces de couleur plus claire n'absorbent pas du tout beaucoup de lumière - elles la reflètent plutôt presque entièrement.
Alors qu'est-ce que l'absorption de la lumière a à voir avec la chaleur ? Lorsqu'un objet absorbe la lumière, il convertit cette lumière en énergie thermique, et la restitue sous forme de chaleur. Donc, parce que les objets noirs absorbent plus de lumière, ils émettent également plus de chaleur. C'est pourquoi porter une chemise noire sur un chaud, une journée ensoleillée ne fera que vous rendre plus chaud. La chemise noire absorbe la lumière et la diffuse sous forme de chaleur sur votre peau. Vêtu d'une chemise blanche, d'autre part, aidera à refléter la lumière du soleil et vous gardera au frais.
Le taux auquel un objet peut réfléchir le rayonnement solaire est appelé son albédo [source :Budikova]. Plus l'albédo de quelque chose est grand, mieux il réfléchit le rayonnement. L'asphalte traditionnel a un faible albédo, ce qui signifie qu'il réfléchit mal le rayonnement et l'absorbe à la place.
Lorsque nous construisons et agrandissons des villes, nous avons tendance à ériger des bâtiments avec des surfaces sombres et à poser des revêtements d'asphalte. Les bâtiments et la chaussée absorbent une quantité importante de lumière et de rayonnement et l'émettent sous forme de chaleur, réchauffer la ville. Parce que plus de la moitié des surfaces des villes sont artificielles, les villes se réchauffent plus que les zones rurales, où les structures sont moins concentrées [source :EPA]. Cette absorption de chaleur est la raison pour laquelle la différence de température entre les villes et les zones rurales est la plus élevée quelques heures après le coucher du soleil. Les villes conservent plus de chaleur pendant une période plus longue que les zones rurales [source :EPA].
Mais ce n'est pas la seule chose qui provoque l'effet d'îlot de chaleur urbain. Les scientifiques pensent que la végétation joue un grand rôle dans le maintien de la fraîcheur d'une zone grâce à un processus appelé le refroidissement par évaporation . Évaporation c'est quand le liquide se transforme en gaz. Les plantes absorbent l'eau par leurs racines et en dépendent pour vivre. Mais une fois la plante finie, l'air sec absorbe cette eau en la transformant en gaz l'eau vapeur . L'air fournit la chaleur qui entraîne ce processus, donc pendant le processus, l'air perd de la chaleur et devient plus frais. Nous vivons le même genre de chose lorsque nous transpirons - lorsque l'air frappe votre peau en sueur, il absorbe l'humidité et refroidit l'air autour de vous [source :Asimakopoulos]. Parce que construire une ville, c'est remplacer la végétation par des structures, la ville perd les avantages de refroidissement par évaporation de la végétation.
D'autres facteurs contribuent également à l'effet. Par exemple, voitures et climatiseurs, qui sont omniprésents dans les zones urbaines, convertir l'énergie en chaleur et libérer cette chaleur dans l'air.
Maintenant que nous savons ce qui cause ce phénomène, apprenons les étapes pour le réduire.
Toits verts, comme celui-ci au sommet de l'hôtel de ville de Chicago, aider à compenser l'effet d'îlot de chaleur urbain. Tim Boyle/Personnel/Getty Images Heureusement, puisque nous savons ce qui cause l'effet d'îlot de chaleur urbain, nous pouvons le contrôler dans une large mesure. Certaines techniques réduisent la demande de climatisation et réduisent les factures d'énergie.
Parce que les surfaces sombres et le faible albédo des structures urbaines chauffent la zone, la solution logique serait d'inverser cette tendance. Les urbanistes peuvent le faire en peignant les structures en blanc, ou d'autres couleurs claires. Cette technique de base contribue grandement à inverser l'effet d'îlot de chaleur urbain.
Cependant, certaines personnes n'aiment pas l'idée d'un éblouissement, ville toute blanche. Le revêtement à faible réflectivité offre une alternative et est disponible dans des couleurs non blanches. Ces types de revêtements réfléchissent le rayonnement invisible sans réfléchir toute la lumière [source :Synneffa]. Donc, ils gardent un objet relativement frais sans sacrifier sa couleur sombre.
Certains revêtements à haute réflectivité peuvent également être appliqués sur l'asphalte. Les copeaux d'asphalte et les couches d'étanchéité en émulsion sont deux de ces exemples qui traitent l'asphalte pour rendre sa surface plus réfléchissante [source :EPA]. Les procédés réduisent le facteur d'albédo de l'asphalte, qui est un contributeur majeur à l'effet d'îlot de chaleur urbain.
Une mode qui gagne en popularité est l'installation de vert toits au sommet des bâtiments de la ville. Cette solution n'a rien à voir avec la couleur. Un « toit vert » est simplement un toit qui comprend des plantes et de la végétation. Les toits verts exploitent le même effet de refroidissement par évaporation que les villes perdent lorsqu'elles coupent la végétation. Ainsi, un toit vert empêche non seulement le toit du bâtiment d'absorber la chaleur, mais refroidit l'air qui l'entoure, compenser dans une certaine mesure l'effet d'îlot de chaleur urbain. De nombreux bâtiments durables utilisent des toits verts pour réduire leur dépendance à l'égard de la consommation d'énergie.
Plusieurs autres méthodes permettent également de réduire l'effet d'îlot de chaleur urbain. Par exemple, toit saupoudrage est une autre solution de refroidissement par évaporation. Des gicleurs sur le toit humidifient la surface afin que l'air qui l'entoure se refroidisse par évaporation [source :Asimakopoulos]. Les urbanistes ont également aménagé des parkings traditionnels le long des terrains où poussent des arbres et de la végétation. Les grands arbres contribuent non seulement au refroidissement par évaporation, mais fournissent également de l'ombre bien nécessaire.
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L'hypothétique petite robe noire de la physiquePour parler du mouvement de la chaleur et de l'énergie, les scientifiques utilisent un objet théorique qui est un absorbeur parfait (et donc un émetteur parfait) de chaleur et d'énergie. Ils appellent ça un corps noir car il absorbe toute la lumière et nous paraîtrait complètement noir. C'est l'un des outils fondamentaux pour les étudiants en thermodynamique.
Sources
