Îlot de chaleur urbain: causes et conséquences

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

Comme son nom l'indique, des îlots de chaleur urbains existent dans les zones métropolitaines. Elle est définie comme la présence de températures nettement plus élevées dans les zones urbaines par rapport aux températures dans les zones rurales environnantes. Les îlots de chaleur urbains sont plus apparents en hiver et en été, en particulier pendant la nuit et lorsque le vent est faible. Les centres-villes sont souvent plusieurs degrés plus chauds que les zones environnantes moins développées. Pendant la journée, cette différence de température peut être comprise entre 1, 8 ° et 5, 4 ° Fahrenheit. Le soir, cette différence peut augmenter de 20 ° Fahrenheit.

Quelles sont les causes d'un îlot de chaleur urbain?

Les températures plus élevées des îlots de chaleur urbains peuvent être attribués à l'activité humaine, en particulier aux modifications de la surface des terres. Le développement urbain nécessite l'utilisation de quantités importantes de ciment et d'asphalte pour la toiture et pour paver les trottoirs et les routes. Ces matériaux ont des propriétés thermiques en vrac qui absorbent plus de rayonnement solaire que les surfaces des zones rurales. De plus, ces matériaux ont des propriétés radiatives de surface différentes, ce qui signifie qu'ils émettent de l'énergie sous forme de rayonnement thermique ou de chaleur.

De nombreuses zones urbaines manquent également de couverture verte, telle que la végétation. Les plantes contribuent à créer l'évapotranspiration, une étape importante du cycle de l'eau. Au cours de l'évapotranspiration, deux échanges se produisent: l'évaporation et la transpiration. Lors de l'évaporation, l'eau s'évapore du sol, des cimes des arbres et des masses d'eau dans l'air ambiant. En transpirant, le contenu en eau des plantes est perdu sous forme de vapeur à travers les stomates des feuilles des plantes. Le processus d'évapotranspiration aide à refroidir l'air ambiant. Non seulement les villes subissent des niveaux d'évapotranspiration plus faibles que les zones rurales, mais elles ont également moins de zones d'ombre rafraîchissante et moins de dioxyde de carbone (gaz à effet de serre contribuant à l'augmentation de la température).

Les chercheurs ont déterminé que les îlots de chaleur urbains sont également causés par l'effet de canyon urbain. Ceci est dû aux immeubles de grande hauteur situés à proximité, qui offrent de multiples surfaces pour réfléchir et absorber la lumière du soleil. De plus, ces bâtiments empêchent le vent de traverser la ville. Lorsque le vent ne peut pas circuler librement, le refroidissement par convection ne se produit pas et la pollution de l'air peut stagner et augmenter. L'augmentation de l'absorption et de la réflexion de la lumière solaire, l'accumulation de pollution et le manque de refroidissement par convection contribuent tous ensemble à augmenter les températures environnantes. Lorsque les températures urbaines augmentent en raison de cette combinaison d'événements, les niveaux d'ozone dans la ville augmentent également.

L'impact des îlots de chaleur urbains sur les conditions météorologiques

Outre l’augmentation des températures, les îlots de chaleur urbains ont également une influence sur les conditions météorologiques locales. Certains de ces changements dans les conditions météorologiques incluent: les niveaux de précipitation, la couverture nuageuse, la présence de brouillard, les niveaux d'humidité et les régimes de vent. L'augmentation des précipitations et des orages se produit parce que les températures plus chaudes entraînent un mouvement ascendant de l'air environnant. Ce mouvement ascendant a son impact le plus important entre 20 et 40 miles sous le vent du centre-ville, où les niveaux de précipitation peuvent être 28% supérieurs à ceux situés au vent du centre-ville.

Au cours de la journée, les îlots de chaleur urbains subissent une dépression, ce qui permet à l'air humide des zones rurales voisines de s'accumuler. Cet air humide contrecarre l'air chaud urbain et crée les conditions idéales pour la couverture nuageuse et l'augmentation de l'humidité.

Les climats urbains sont toutefois moins susceptibles de connaître une faible activité de tornade en raison du brassage turbulent au sein de l’îlot thermique urbain. Un autre avantage potentiel des îlots de chaleur urbains est qu'ils permettent d'augmenter les saisons de croissance des plantes dans les localités voisines. Par exemple, certaines études ont montré que les zones de culture situées à environ 6, 2 km en dehors des limites de la ville sont étendues en moyenne de 15 jours.

L'impact des îlots de chaleur urbains sur les animaux

Dans certains cas, les îlots de chaleur urbains attirent davantage d'animaux. Cela est particulièrement vrai pour les espèces colonisatrices, comme les fourmis, les geckos domestiques et les renards volants à tête grise. Le renard volant à tête grise, par exemple, a récemment été attiré par Melbourne, en Australie, en raison de l'indice de chaleur accru dans les limites de la ville. Cette température accrue a rendu le climat hivernal de la ville similaire à l'habitat commun de l'espèce dans les régions septentrionales.

Dans d'autres cas, les îlots de chaleur urbains ont des effets négatifs sur les approvisionnements en nourriture et en eau dans les limites de la ville. Par exemple, la température de surface des bâtiments de la ville est nettement plus chaude que l’air ambiant. La pluie coule ensuite de ces bâtiments beaucoup plus chauds, se réchauffant par la même occasion. Ce ruissellement plus chaud se déverse dans les ruisseaux, rivières, lacs et autres étendues d’eau avoisinantes. Lorsque les eaux de ruissellement chauffées pénètrent dans ces eaux, elles augmentent également leur température. Ceci est appelé pollution thermique et peut augmenter les températures de l’eau jusqu’à 20 ° F à 30 ° Fahrenheit. La pollution thermique a un impact négatif sur les populations locales de poissons, les soumettant à un choc thermique.

Comme la saison de croissance des plantes est souvent prolongée dans les îlots de chaleur urbains, l'approvisionnement en nourriture d'autres espèces animales est également affecté. Les animaux qui font partie intégrante de leur régime alimentaire de certaines plantes commencent à adapter leur saison de reproduction naturelle à la saison de croissance de la plante. Ceci, à son tour, a une réaction en chaîne sur d'autres espèces végétales et animales de la région.

L'impact des îlots de chaleur urbains sur la santé humaine

Les îlots de chaleur urbains affectent non seulement la santé de l'environnement et la faune locale, mais également la santé des humains. L'augmentation de la température en ville peut être fatale lors des vagues de chaleur estivales, en particulier pour les personnes âgées. Aux États-Unis seulement, 1 000 personnes en moyenne meurent chaque année des suites d'une chaleur extrême, augmentée de manière exponentielle par les îlots de chaleur urbains. Les citadins souffrent également des vagues de chaleur car l'îlot thermique urbain empêche les températures nocturnes de baisser comme dans les zones rurales. Les recherches ont montré que les îlots de chaleur urbains non seulement augmentent les températures pendant les vagues de chaleur, mais en prolongent également la durée.

Les températures extrêmes entraînent des crampes de chaleur, des coups de chaleur et l'épuisement par la chaleur. Un coup de chaleur peut provoquer un syndrome de détresse respiratoire, une mobilité réduite ou une perte de conscience. Les personnes ayant des problèmes de santé déjà sensibles, tels que les diagnostics de maladie de Parkinson ou de démence, sont particulièrement susceptibles de présenter une altération significative du fonctionnement cognitif pendant les vagues de chaleur. De plus, il est conseillé aux personnes souffrant de diabète, d'obésité, d'asthme, de manque de sommeil ou de troubles cardiovasculaires de s'exposer à la chaleur. Dans ces cas, l'exposition à la chaleur peut aggraver et intensifier les symptômes. Si ces conditions liées à la chaleur sont suffisamment graves, des lésions permanentes des organes peuvent en résulter. Si une personne survit à des vagues de chaleur extrêmes avec des lésions permanentes aux organes, elle court un risque accru de décès prématuré.