Les avantages énergétiques et climatiques des toitures fraîches sont bien établis :en réfléchissant plutôt qu'en absorbant l'énergie du soleil, les toits de couleur claire gardent les bâtiments, villes, et même la glacière de la planète entière. Maintenant, une nouvelle étude du Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) du ministère de l'Énergie a révélé que les toits frais peuvent également économiser de l'eau en réduisant la quantité nécessaire pour l'irrigation urbaine.

Sur la base de simulations climatiques régionales de 18 comtés de Californie, Les chercheurs du Berkeley Lab, Pouya Vahmani et Andrew Jones, ont découvert que l'adoption généralisée des toits frais pourrait réduire la consommation d'eau extérieure jusqu'à 9 %. Dans le comté de Los Angeles, les économies totales d'eau pourraient atteindre 83 millions de gallons par jour, en supposant que tous les bâtiments avaient des toits réfléchissants installés. Leur étude, "Avantages de conservation de l'eau de l'atténuation de la chaleur urbaine, " a été publié dans la revue Communication Nature .

"Il s'agit de la première étude à examiner le lien entre les stratégies d'atténuation de l'eau et de la chaleur dans les zones urbaines, " dit Vahmani. " Vous ne ferez peut-être pas des toits frais juste pour économiser l'eau, mais c'est un autre avantage auparavant non reconnu d'avoir des toits frais. Et du point de vue de la gestion de l'eau, c'est une toute autre façon de penser - manipuler le climat local afin de manipuler la demande en eau."

L'une des impulsions de l'étude était d'étudier comment un futur climat plus chaud affecterait la demande en eau, d'autant plus que de plus en plus de villes recherchent des stratégies d'atténuation et d'adaptation au changement climatique. « Alors qu'il a été démontré que les stratégies d'atténuation de la chaleur urbaine ont des effets bénéfiques sur la santé, consommation d'énergie, et les émissions de gaz à effet de serre, leurs implications pour la conservation de l'eau n'ont pas été largement étudiées, " écrivent Vahmani et Jones dans leur étude.

Les toits frais peuvent réduire la demande en eau en réduisant la température de l'air ambiant - cette étude a révélé un refroidissement urbain allant de 1 à 1,5 degrés Celsius - ce qui signifie que les pelouses et autres aménagements paysagers ont besoin de moins d'eau. Les scientifiques, à la fois au sein de la Division Sciences du Climat et des Ecosystèmes du Lab, reconnaître que la modification du comportement humain peut être nécessaire afin de réaliser cet avantage d'économie d'eau.

"Il y a une hypothèse clé ici que les gens ajusteraient leur comportement d'irrigation en réponse, " a déclaré Jones. " Afin de récolter les bénéfices, nous aurions besoin que les gens soient conscients de la quantité d'eau appropriée, ou bien utiliser des capteurs ou des systèmes d'irrigation intelligents, ce qui est une bonne idée de toute façon."

Par ailleurs, ils ont constaté que les économies d'eau étaient encore plus importantes les jours les plus chauds. "C'est donc une indication que dans un climat futur, où les journées chaudes se produisent beaucoup plus fréquemment, l'avantage supplémentaire de faire des toits frais pourrait être encore plus dramatique, ", a déclaré Jones. "Mais cela n'a pas encore fait l'objet d'une enquête."

Vahmani et Jones ont utilisé un modèle climatique régional à haute résolution pour leur analyse; Vahmani a ensuite ajouté un composant au modèle pour tenir compte de l'eau d'irrigation. "Il ajuste essentiellement l'humidité du sol pour imiter les événements d'irrigation, " a déclaré Vahmani. " Nous avons également utilisé des données de télédétection pour améliorer la représentation des caractéristiques physiques de la surface terrestre, ce qui a permis d'améliorer les performances du modèle."

Le modèle a été validé avec les données du district aquatique de Contra Costa, dans le nord de la Californie, pour les clients qui n'utilisaient que l'irrigation. « Les demandes en eau d'irrigation simulées par le modèle correspondaient assez bien aux données des clients, étant donné la nature complexe de l'irrigation urbaine, " a déclaré Vahmani.

Des simulations de modèles ont été effectuées sur 15 ans dans 18 comtés du nord et du sud de la Californie, en supposant un scénario de contrôle qui reflète l'état actuel des zones urbaines, et un scénario de toit frais dans lequel tous les bâtiments avaient des toits frais disponibles dans le commerce installés.

Les économies d'eau d'irrigation à l'échelle du comté ont varié de 4 % à 9 %, avec des économies par habitant plus importantes dans les environnements à densité moyenne, ou ceux avec un mélange de bâtiments et d'aménagements paysagers. "C'est dans les zones suburbaines que l'on constate le plus d'économies d'eau, ", a déclaré Jones.

L'étude a également confirmé une constatation qui se fait jour :que les mesures de conservation de l'eau qui réduisent directement l'irrigation, comme l'aménagement paysager résistant à la sécheresse, peut avoir pour conséquence involontaire une augmentation des températures dans les zones urbaines. Vahmani et Jones ont effectué une simulation du cas le plus extrême - un arrêt complet de l'irrigation - et ont trouvé un réchauffement diurne moyen de 1 degré Celsius en moyenne sur la région de la baie de San Francisco.

"Ces résultats montrent que le signal de réchauffement des stratégies qui se concentrent uniquement sur la réduction de la consommation d'eau à l'extérieur peut compenser de manière significative les effets de refroidissement d'une stratégie majeure d'atténuation de la chaleur, tels que le déploiement de toits frais dans toute la ville, " ils écrivent.

Modélisation des microclimats

Les effets climatiques se manifestant de plus en plus à l'échelle urbaine, Les scientifiques du Berkeley Lab cherchent à appliquer leurs modèles dans des zones urbaines avec de grands centres de population et des infrastructures concentrées. "Cette étude fait partie d'un effort plus large visant à améliorer notre capacité à modéliser les microclimats dans les zones urbaines et d'autres phénomènes climatiques à des échelles décisionnelles pertinentes, " a dit Jones. " Par exemple, nous sommes également intéressés à l'utiliser pour examiner le rôle du brouillard dans les microclimats de la région de la baie."

Ces efforts font également partie de la Water Resilience Initiative de Berkeley Lab, dont une partie vise à développer des approches pour prédire l'hydroclimat à des échelles pouvant être utilisées pour orienter les stratégies eau-énergie.

Vahmani et Jones prévoient de poursuivre cette étude en s'étendant à l'agriculture ainsi qu'en étudiant des stratégies pour atténuer le temps chaud et la demande croissante en eau. "Nous voulons d'abord voir dans quelle mesure le changement climatique augmentera la demande en eau. Ensuite, il s'agira de trouver des stratégies pour contrer cela, " a déclaré Vahmani. " Dans les zones urbaines, nous verrons comment les toits frais peuvent améliorer à la fois la demande de chaleur extrême et les demandes d'irrigation associées au réchauffement futur. Alors que dans les zones agricoles, les stratégies auront à voir avec la technologie d'irrigation et le type de cultures que vous cultivez. »