Îlots de chaleur

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

Îlots de chaleur

L’expression « îlots de chaleur urbains » signifie la différence de température observée entre les milieux urbains et les zones rurales environnantes201. De façon plus générale, l’intensité de cette différence de température peut changer sur une base quotidienne et saisonnière, en fonction des conditions météorologiques (p. ex., température, vent) et des activités humaines (p. ex., chaleur émise par les industries, les véhicules moteurs).

Il est également commun de parler d’îlots de chaleur urbains pour désigner une zone intra-urbaine dont la température de l’air ou de surface est plus élevée que dans les autres zones du même milieu urbain (p. ex., une aire de stationnement asphaltée). Cette différence de température peut atteindre plus de 12°C. On en distingue types d’ICU : les îlots de chaleur les îlots de chaleur à la surface du sol, les îlots de chaleur de la canopée urbaine (plus intenses la nuit que le jour), et les îlots de chaleur de la couche limite urbaine. Ces deux derniers (canopée et couche limite) font référence à la température de l’air202,203.

Les îlots de chaleur urbains sont non seulement présents dans les milieux urbains densément bâtis, mais font également leur apparition dans les banlieues, notamment à cause de développements commerciaux de grandes surfaces. Les îlots de chaleur urbains caractériseraient environ 5 % des banlieues917,.

Quelles sont les causes des îlots de chaleur urbains?

En plus du climat local, influencé par différents paramètres météorologiques comme la température, l’humidité relative et le vent, plusieurs causes de source anthropique favorisent l’émergence et l’intensification des îlots de chaleur urbains201.

Ces causes sont :

Quelles sont les conséquences des îlots de chaleur urbains?

Les conséquences des îlots de chaleur urbains toucheront à la fois l’environnement et la santé humaine.

Sur le plan environnemental :

  • les îlots de chaleur urbains contribuent à la formation du smog, qui se forme lors de la réaction entre les rayons du soleil, la chaleur, les composés organiques volatils et les oxydes d’azote (des polluants produits inévitablement lors d’une combustion)204;
  • la chaleur accrue a également un effet sur la qualité de l’air intérieur, en facilitant la multiplication des acariens, des moisissures et des bactéries, tout en favorisant la libération de substances toxiques (comme les formaldéhydes contenues dans les colles utilisées dans les matériaux de construction et la fabrication de meubles)205;
  • lors de fortes chaleurs, les besoins de réfrigération et de rafraîchissement de l’air intérieur peuvent générer une hausse de la demande en énergie et, conséquemment, des émissions de gaz à effet de serre selon la source d’énergie employée203;
  • une hausse de la demande en eau potable est aussi probable, soit pour se rafraîchir (p. ex., piscines et jeux d’eau), soit pour hydrater les aménagements végétalisés206.

Sur le plan de la santé humaine :

  • les îlots de chaleur urbains sont responsables d’une hausse de la mortalité lors de périodes de vagues de chaleur918;
  • la chaleur accablante engendrée par les îlots de chaleur urbains peut créer un stress thermique chez les personnes qui y résident ou qui y travaillent;
  • elle peut provoquer des inconforts, des faiblesses, des troubles de la conscience, des crampes, des syncopes, des coups de chaleur, voire exacerber les maladies chroniques préexistantes comme le diabète, l’insuffisance respiratoire, les maladies cardiovasculaires, cérébrovasculaires, neurologiques ou rénales, au point de causer la mort207,208.

Insolation, un documentaire sur les îlots de chaleur à Montréal

À Montréal et dans les autres villes du sud du Québec, les vagues de chaleur sont de plus en plus fréquentes et intenses. Le phénomène des îlots de chaleur urbains ne fait qu'aggraver cette tendance au réchauffement climatique et augmenter les problèmes en santé publique liés à ces fortes chaleurs.

Ce court documentaire de Philippe Martin présente le phénomène des îlots de chaleur à Montréal.

Quelles régions du Québec sont davantage propices aux îlots de chaleur?

La zone géographique concernée par la problématique d’îlots de chaleur urbains est la partie sud du Québec sujette à la « tropicalisation » de ses périodes estivales209.

Cette zone inclut les régions sociosanitaires (RSS):

  • de la Capitale-Nationale (RSS-03);
  • de la Mauricie et du Centre-du-Québec (RSS-04);
  • de l’Estrie (RSS-05);
  • de Montréal (RSS-06);
  • de l’Outaouais (RSS-07);
  • de Chaudière-Appalaches (RSS-12);
  • de Laval (RSS-13);
  • de Lanaudière (RSS-14);
  • des Laurentides (RSS-15);
  • de la Montérégie (RSS-16).

Outil cartographique - îlots de chaleur au Québec
(Cliquez pour accéder à l'application)

Afin de déterminer précisément où sont situés les îlots de chaleur urbains de surface, l'emploi de certains outils est essentiel, dont les plus utilisés relèvent de la géomatique, et plus spécifiquement de l’analyse cartographique d’images (exemples: images satellites Landsat ou images aéroportées, maintenant disponibles par drones)201.

Le thermomètre numérique à rayonnement infrarouge est un deuxième type d’outil utilisé sur le terrain. Il permet d’obtenir des mesures plus précises des températures de surface que l’analyse cartographique d’images.

Un document exhaustif sur les îlots de chaleur urbains

Ilots

Mélissa Giguère, de l'INSPQ, a publié en 2009 une étude intitulée Mesures de lutte aux îlots de chaleur urbains.

Cette étude s’insère dans la mise en place de programmes de soutien au milieu municipal et aux réseaux de l’éducation et de la petite enfance afin d’appuyer la lutte aux îlots de chaleur urbains et l’adaptation préventive des programmes et des infrastructures aux changements climatiques. Elle constitue par le fait même une référence pour la mise en œuvre de projets locaux de démonstration de lutte préventive aux îlots de chaleur urbains, qui ont fait l’objet d’appels de propositions au cours de l’été et de l’automne 2009.

Qui est vulnérable?

Ilots

Les îlots de chaleur touchent particulièrement les habitants des grands centres urbains201.

Parmi les personnes les plus vulnérables à ce phénomène, on retrouve :

  • les personnes atteintes de maladies chroniques, en particulier de troubles mentaux;
  • les personnes défavorisées socialement ou économiquement;
  • les travailleurs extérieurs;
  • les sportifs extérieurs de haut niveau;
  • les très jeunes enfants;
  • et les personnes âgées211,212, dont la proportion doublera au Québec d’ici 2051213.

Toutefois, on peut être touché à tout âge par les effets négatifs de la chaleur. Une étude récente, menée dans les quartiers très défavorisés des neuf plus grandes villes du Québec, montrait que jeunes et vieux subissent des impacts, et que lors de grandes chaleurs, jusqu’à 12 % des personnes doivent consulter un médecin ou une infirmière (REF)919.

Pour plus de détails, visitez la section Ma Région, qui identifie les risques pour chaque région du Québec.

S'adapter

Îlots de chaleur

La climatisation traditionnelle (autre que la climatisation passive) est salutaire pour les personnes à haut risque de troubles de la santé liés à la chaleur, comme les personnes âgées alitées et en perte d’autonomie201. Elle ne saurait toutefois être considérée comme le moyen de pallier l’actuelle déforestation urbaine ou encore de régler les défauts de conception ou les erreurs de gestion d’un bâtiment214. De plus, l’utilisation de ce type de climatisation à grande échelle a des désavantages tant sur le plan environnemental qu’énergétique ou sanitaire, comme d’augmenter la chaleur urbaine.

Afin de toucher davantage de personnes tout en protégeant l’environnement, il s’avère donc préférable de faire appel aux nombreuses mesures de lutte aux îlots de chaleur urbains – mesures qui ont une incidence positive localement, mais aussi plus globalement, soit à l’échelle d’une région, d’un pays, voire de la planète.

Les mesures de lutte aux îlots de chaleur urbains favorisent la fraîcheur dans les milieux urbains, et contribuent à la santé et à la qualité de vie des populations qui y vivent ou qui y travaillent201. En outre, ces mesures réduisent la demande en énergie et diminuent à la source la pollution de l’eau et de l’air, y compris des émissions de gaz à effet de serre, pour ne nommer que ces autres bénéfices.

Par mesures de lutte aux îlots, on entend :

  • les mesures de végétalisation;
  • les mesures liées aux infrastructures urbaines (architecture et aménagement du territoire);
  • les mesures de gestion durable des eaux pluviales;
  • les mesures de réduction de la chaleur anthropique.

La section Adaptation du site vous permet d’en apprendre plus sur les adaptations existantes et requises.

 

Informations complémentaires

Les liens et documents suivants vous permettent d'en apprendre davantage sur les rayons ultraviolets.

Îlots de chaleur à la surface du sol

Les îlots de chaleur à la surface du sol peuvent être décelés en milieu urbain grâce à la lecture de rayons infrarouges émis et réfléchis par les surfaces1.

Références :

Canopée urbaine

La canopée urbaine est la couche d’air comprise entre le sol et la cime des arbres ou la toiture des bâtiments, là où l’essentiel de l’activité humaine se déroule1.

Références :

Couche limite urbaine

La couche limite urbaine est située au-dessus de la couche de la canopée1.

Références :

Émissions de gaz à effet de serre

Certains gaz présents naturellement dans l’atmosphère terrestre contribuent à retenir la chaleur près de la surface de la Terre1. Ils sont appelés « gaz à effet de serre » (GES) et formés essentiellement de vapeur d'eau, de dioxyde de carbone (CO2 ou gaz carbonique), de méthane (CH4), de protoxyde d'azote (N2O) et d'ozone (O3). Sans ces gaz, la température moyenne sur Terre serait de -18 °C, et la vie telle que nous la connaissons deviendrait impossible.

Depuis le début de la révolution industrielle, vers 1750, l'effet de serre s'est amplifié par le rejet de quantités importantes de GES dans l'atmosphère1. Dans les milieux urbains, les sources d’émission de ces gaz sont principalement les véhicules, les procédés industriels et le chauffage des immeubles à l’aide de combustibles fossiles2.

Or, l’augmentation des GES attribuables aux activités humaines contribue grandement aux changements climatiques. Selon le GIEC, « la poursuite des émissions de GES au rythme actuel ou à un rythme plus élevé devrait accentuer le réchauffement et modifier profondément le système climatique au XXIe siècle. Il est très probable que ces changements seront plus importants que ceux observés pendant le XXe siècle »3. Le Canada n’y fera pas exception.

Références :
  • 1. Ministère du Développement durable, de l'Environnement et des Parcs du Québec (2002). Les gaz à effet de serre. Consulté le 04/02/2011.
  • 2. Ministère du Développement durable, de l'Environnement et des Parcs du Québec (2006). Dans Giguère, M. (2009). Mesures de lutte aux îlots de chaleur urbains. Institut national de santé publique du Québec, Canada, 95 pages. Consulté le 04/02/2011.
  • 3. Pachauri, R.K., Reisinger, A. (2007). Dans Giguère, M. (2009). Mesures de lutte aux îlots de chaleur urbains. Institut national de santé publique du Québec, Canada, 95 pages. Consulté le 04/02/2011.

Émissions de CO2 Au Canada

Le Canada se situe au deuxième rang des pays du G7 avec 22,9 tonnes d’équivalents en dioxyde de carbone (éq. CO2) émis par personne, juste après les États-Unis (24,2 tonnes), mais très loin de la France (9,1 tonnes)1. Les émissions de GES y ont augmenté de 25 % entre 1990 (596 mégatonnes d’équivalents en dioxyde de carbone, Mt éq. CO2) et 2005 (747 Mt éq. CO2), malgré les gains en efficacité énergétique. Une hausse (25 %) qui a dépassé la croissance de sa population (17  %) au cours de la même période.

En 2005, chaque habitant a émis 23 tonnes éq. CO2, soit une augmentation de 7,6 % par rapport aux niveaux de 1990. Près des deux tiers (63 %) des émissions totales de GES par ménage étaient attribuables aux véhicules privés (soit près de 8 % de plus qu’en 1990)2. Ces émissions par habitant produites par les véhicules privés ont atteint plus de 2 tonnes (2 149 kg) de GES en 2007, soit 2 % de plus qu’en 2006 et 14 % de plus que celles observées en 1990 (1 887 kg). Même s’ils ne représentaient que 19 % de la population les ménages à revenu annuel d’au moins 100 000 $ étaient à l’origine des niveaux d’émissions par habitant les plus élevés en 2007, produisant 5 737 kg de GES par habitant.

Les émissions de GES varient d’une région à l’autre, notamment en raison des habitudes de déplacement et de la production énergétique1. De 1990 à 2005, le niveau total des émissions de GES s’est accru dans toutes les provinces et tous les territoires du Canada, sauf au Yukon, où le plus faible niveau d’équivalents en dioxyde de carbone a d’ailleurs été observé en 2005 (0,4 Mt éq. CO2).

L’Alberta affiche le niveau d’équivalents en dioxyde de carbone le plus élevé (1990 : 170 Mt éq. CO2; 2005 : 233 Mt éq. CO2), suivi de l’Ontario (1990 : 175 Mt éq. CO2; 2005 : 201 Mt éq. CO2)1. En 2005, leur contribution représentait 59 % du total national (Alberta : 32 %; Ontario : 27 %). Le Québec occupe le troisième rang (1990 : 85,3 Mt éq. CO2; 2005 : 89,4 Mt éq. CO2).

En 2007, les véhicules privés de l’Ontario ont émis 22 384 kilotonnes de GES résultant de la combustion d’essence et de carburant diesel, soit la quantité la plus élevée de toutes les provinces2. Le Québec, l’Alberta et la Colombie-Britannique suivaient avec 12 274 kt, 7 073 kt et 6 802 kt, respectivement.

Parmi les régions métropolitaines de recensement (RMR), Toronto a enregistré le plus haut niveau d’émissions totales (6 760 kt ou 20 % des émissions totales des véhicules privés dans toutes les RMR), suivie de Montréal (4 430 kt) et de Vancouver (2 599 kt)2. Parmi les RMR, Montréal avait la plus faible quantité d’émissions par habitant (1 219 kg), qui résultait principalement de la composition de son parc automobile plus économique en essence.

Références :

Perte progressive du couvert forestier dans les milieux urbains

Le couvert forestier urbain est en diminution constante au Québec depuis les années 1960 et serait même menacé de disparition d’ici 20 ans dans la communauté métropolitaine de Montréal1. La densification progressive des villes et le développement des infrastructures urbaines ces dernières décennies en sont les causes principales.

Cette perte de végétation implique une perte de fraîcheur en milieu urbain2. En effet, la végétation joue un rôle essentiel de protection contre la chaleur grâce au phénomène d’évapotranspiration et d’ombrage des sols et des bâtiments. Au cours du processus naturel d’évapotranspiration de la vapeur d’eau, l’air ambiant se refroidit en cédant une partie de sa chaleur pour permettre l’évaporation. La végétation participe également à une bonne gestion des eaux pluviales et à une meilleure qualité de l’air dans les villes.

Références :

Imperméabilité des matériaux

L’intensification de l’urbanisation des dernières décennies a provoqué la modification des types de recouvrement des sols1. Les sols naturels ont été remplacés par des matériaux imperméables, dont l’asphalte. Des matériaux qui n’assurent pas de fonctions de filtration et d’absorption de l’eau, en plus de modifier le parcours naturel des eaux pluviales. Dans les villes, le taux d’infiltration des sols est de 15 % et la quantité ruisselée, de 55 %. À l’inverse, en milieu naturel, environ 50 % des eaux de pluie sont infiltrées dans le sol et 10 % ruissellent vers les cours d’eau2,3.

En procédant ainsi, les processus naturels rafraîchissants (comme l’évaporation de l’eau contenue dans les sols et l’évapotranspiration de la végétation) sont restreints et ne peuvent pallier le réchauffement urbain4. De plus, les revêtements imperméables contribuent à la contamination des cours d’eau récepteurs, entre autres par le ruissellement qui entraîne les polluants chimiques (p. ex. les hydrocarbures et les pesticides) et par les débordements d’égouts causés par les pluies intenses. Des effets néfastes qui risquent d’être amplifiés dans un contexte de changements climatiques, particulièrement dans la région sud du Québec où les villes connaîtront des épisodes de pluies plus abondantes5.

Références :

Propriétés thermiques des matériaux

Les revêtements imperméables et les matériaux des bâtiments influencent le microclimat et les conditions de confort thermique1. De fait, ils peuvent absorber beaucoup de chaleur (en été, la température de certains d’entre eux peut s’élever jusqu’à 80 °C!), chaleur qu’ils rediffusent à l’atmosphère pendant la nuit, contribuant ainsi à l’effet d’îlot thermique urbain.

Les urbanistes et les architectes choisissent les matériaux selon différentes exigences techniques, notamment en fonction des coûts et des besoins de sécurité et de durabilité. Il semble toutefois que les considérations environnementales, comme la lutte aux îlots de chaleur urbains, aient été généralement négligées jusqu’à maintenant2.

Morphologie urbaine et taille des villes

La morphologie urbaine, qui se rapporte aux formes tridimensionnelles, à l’orientation et à l’espacement des bâtiments dans une ville, joue un rôle dans la formation des îlots de chaleur urbains1. Les grands bâtiments et les rues étroites peuvent nuire à la bonne ventilation des centres urbains, en créant des canyons où s’accumule et reste captive la chaleur occasionnée par le rayonnement solaire et les activités humaines2.

La morphologie urbaine peut également influencer la circulation automobile, même l’encourager et contribuer ainsi aux îlots de chaleur urbains et à la pollution de l’air engendrée par ce mode de transport3. Au Canada, en 2005, la région métropolitaine de recensement (RMR) de Toronto a enregistré 6 760 kt, suivie de la RMR de Montréal avec 4 430 kt puis de la RMR de Vancouver avec 2 599 kt4. Les trois agglomérations sont des grands centres urbains qui comptent un nombre élevé de véhicules privés.

Chaleur anthropique

La production de chaleur anthropique réfère à la chaleur émise par les activités humaines, comme l’usage de véhicules, l’utilisation de la climatisation et l’activité industrielle. La chaleur anthropique contribue au développement d’îlots de chaleur, en particulier dans les milieux urbains denses, où les activités se concentrent1.

Analyse cartographique d’images

L’analyse cartographique d’images, basée sur des cartes, permet de connaître la température de surface d’une ville et de caractériser le type de recouvrement des sols1,2,3. Peu dispendieuse et pratique, elle permet également la juxtaposition de cartes comportant différentes données du milieu urbain étudié, comme des données socioéconomiques, le type de couvert forestier, les surverses annuelles des eaux pluviales4.

Thermomètre numérique à rayonnement infrarouge

Le thermomètre numérique à rayonnement infrarouge est un outil utilisé sur le terrain, pour obtenir des mesures plus précises des températures de surface que celles issues de l’analyse cartographique d’images1. Il permet à la fois de mesurer et de convertir l’énergie lumineuse en signal électrique, même à une distance éloignée de la source, contrairement aux autres types de thermomètres2.

1. Pascal, M. et collab. (2010). Impacts sanitaires du changement climatique en France. Quels enjeux pour l'InVs? Institut de veille sanitaire, Saint-Maurice, France, 54 pages. Consulté le 19/08/2015.
2. Bélanger, D., Gosselin, P. (2008). Changements climatiques au Québec méridional : perceptions de la population générale et suggestions d'adaptations futures - Résumé. Institut national de santé publique du Québec, Canada, 14 pages. Consulté le 19/08/2015.
3. Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat (2007). Bilan 2007 des changements climatiques : rapport de synthèse. GIEC, Genève, Suisse, 103 pages. Consulté le 19/08/2015.
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