Le béton et l'asphalte qui rendent les étés en ville extrêmement chauds pourraient ne pas être une mauvaise chose pendant les grands froids de l'hiver.

Des chercheurs de l'Université de Princeton ont découvert que l'effet d'îlot de chaleur urbain (les villes sont plus chaudes en été que leurs environs) aide également à garder les villes plus chaudes pendant les froids extrêmes. Les résultats ont des implications pour les urbanistes dans des régions telles que New York ou Chicago, qui connaissent des variations de température saisonnières marquées.

Jiachuan Yang, un chercheur post-doctoral, et Elie Bou Zeid, professeur de génie civil et environnemental, ont analysé les températures urbaines dans 12 villes américaines du nord-est et du Midwest lors d'une vague de froid en 2014. Ils ont constaté que les zones urbaines restaient plus chaudes que les banlieues environnantes et la campagne. La différence de température était la plus importante pendant la vague de froid, qui a établi plus de 49 records à basse température. Les écarts de températures étaient également plus prononcés la nuit que le jour.

Les résultats, rapporté dans le numéro de juin du Journal de météorologie appliquée et climatologie , pourrait éclairer les politiques des villes du Nord cherchant à atténuer les températures extrêmes et à réduire la consommation d'énergie toute l'année.

Les îlots de chaleur urbains ont été largement étudiés lors des vagues de chaleur, avec des analyses récentes montrant que les augmentations de température de la ville peuvent atteindre 8 degrés Fahrenheit pour les grandes villes comme New York ou Washington. L'étude de Yang et Bou-Zeid est parmi les premières à examiner le phénomène lors des vagues de froid. Yang a dit que pour certaines régions, les froids extrêmes continueront de poser un défi même si le climat se réchauffe. "Plus de mortalité liée aux conditions météorologiques dans le monde est attribuée à l'exposition à un froid excessif qu'à une chaleur excessive, et le réchauffement climatique est peu susceptible de changer cette réalité, " il a dit.

Les chercheurs ont combiné les données de température et d'utilisation des terres avec des simulations météorologiques à haute résolution pour étudier la vague de froid de 2014 à Chicago. Les résultats suggèrent que la chaleur dégagée par les bâtiments est un facteur clé de l'effet d'îlot de chaleur plus fort observé pendant la vague de froid.

"Quand vous chauffez des bâtiments, la chaleur va être dégagée des bâtiments et sortir dans l'environnement urbain, " dit Yang. Dans la ville, les gratte-ciel créent des canyons de rue qui piègent la chaleur, tandis que dans les zones rurales, la chaleur des bâtiments se dissipe plus rapidement dans l'environnement. Pendant les vagues de froid, les canyons de rue aident les villes à réduire la demande de chauffage et à rendre le plein air plus tolérable, dit Yang.

Pendant la vague de froid, Yang et Bou-Zeid ont également constaté une différence accrue dans la quantité de chaleur libérée la nuit dans la ville par rapport aux zones rurales. Leurs simulations ont montré que cela était dû à la fonction de la batterie thermique de la ville - la capacité du béton et d'autres matériaux techniques à stocker plus de chaleur que les sols, et d'évacuer cette chaleur lorsque les températures chutent. Des températures nocturnes plus froides semblaient stimuler l'échange de chaleur.

De nombreuses villes cherchent des moyens d'atténuer la chaleur estivale. Il s'agit notamment d'installer des toits frais, qui sont recouverts de matériaux réfléchissant la lumière ; et toits verts, qui sont recouverts de plantes qui réduisent les températures par refroidissement par évaporation lorsque l'humidité est libérée dans l'air. Les chercheurs ont modifié leur simulation pour tester les effets des toits frais et des toits verts sur l'îlot de chaleur urbain lors d'une vague de froid. Ils ont découvert que les toits frais réduisaient les températures diurnes, tandis que les toits verts ont entraîné une légère augmentation des températures diurnes et une réduction un peu plus importante des températures nocturnes, en raison de la plus faible capacité de stockage de chaleur des sols par rapport aux matériaux de construction traditionnels.

Dan Li, professeur assistant à l'Université de Boston, a déclaré que le travail offre des leçons pour les planificateurs. « Ce travail met en évidence le fait que nous devons considérer la variabilité saisonnière des îlots de chaleur urbains et évaluer les risques et bénéfices associés de manière globale, " dit Li, qui a mené des recherches doctorales et post-doctorales avec Bou-Zeid mais n'a pas été impliqué dans la présente étude.

Chicago et New York poursuivent des plans d'action climatique ambitieux, qui incluent la promotion des toits frais et des toits verts pour réduire l'effet d'îlot de chaleur urbain. Yang a déclaré qu'il restait important de lutter contre la chaleur estivale, mais les villes ne devraient pas ignorer les risques de froid extrême lors de la planification des efforts d'atténuation.

Comme solution potentielle, Le groupe de Bou-Zeid collabore avec l'experte en matériaux Anna Laura Pisello et son laboratoire de l'Université de Pérouse en Italie sur des études de nouveaux matériaux de construction à changement de couleur qui pourraient atténuer la chaleur estivale tout en gardant les villes plus chaudes en hiver. Yang applique également les modèles développés dans cette étude pour explorer les arrangements spatiaux les plus efficaces pour les stratégies d'atténuation des îlots de chaleur au sein d'une ville.