L'urbanisation exponentielle et l'artificialisation des sols dans le monde et le réchauffement climatique

Les zones urbaines bétonnées et asphaltées représentent de véritables points chauds sur notre globe !
Pourraient elles être une des causes du réchauffement climatique ?

La forte expansion urbaine et des infrastructures en dur pourraient bien être une explication à l'accélération du réchauffement climatique depuis la fin vingtième siècle et du décalage que l'on observe entre les deux hémisphères.

Ces dernières décennies nous observons que le bétonnage et l'asphaltage des sols continue son inexorable progression partout dans le monde et notamment en Europe, entraînant la disparition de milieux naturellement ouverts et compromettant de manière irréversible la fourniture de services écosystémiques indispensables.

Sachant que depuis 1992, les zones urbaines ont plus que doublé et que chaque année, 120.000km² de sol sont perdus dans le monde en étant transformés en sols artificialisés ou imperméabilisés .

NB : Un sol est imperméabilisé ou minéralisé lorsqu'il est recouvert d'un matériau imperméable à l'eau et l'air, tel que l'asphalte ou le béton (routes, voies ferrées, parkings, constructions...) de manière irréversible.
Un sol artificialisé (pelouse, gravillons, chantiers, chemin...) perd tout ou partie de ses fonctions écologiques mais de manière réversible.

Les surfaces naturelles qui disparaissent sont pourtant des milieux indispensables pour la biodiversité, la résiliences face aux risques naturels et surtout pour l'équilibre thermique de l'environnement.

Rien que dans l'Union européenne, entre 1990 et 2000, au moins 275 hectares de sols ont été perdus chaque jour, soit 1 000 km2 par an ou 0,02 % du territoire en 10 ans.

La moitié de ces sols sont recouverts de manière permanente par du beton ou de l'asphalte ( bâtiments, de routes et de parcs de stationnement).

Cette tendance s'est ralentie et a été ramenée à 252 hectares par jour au cours de ces dernières années, mais le rythme de consommation des terres demeure préoccupant.

En France, en trente ans, les terres agricoles (sols cultivés et surfaces toujours en herbe) ont reculé de près de 7 %, au profit de l'urbanisation.

Résultat : en 2016, +/- 50000km² ou près de 9% du territoire français était consacré à:

- l'habitat (20000km² ou 40%)

- au foncier économique (entreprises, entrepôts, commerces) (15000km² ou 30 %)

- aux infrastructures de transport (15000km² ou 30%)

En Belgique , en 1990, 16,2 % (+/-5000km²) étaient consacrés aux zones urbaines et infrastructures,

En 10 ans cette proportion avait augmenté de 2,5 % et en 2011 on estimait que près de 20 % du territoire belge qui était recouvert de constructions et d'infrastructures de communications,

Impacts environnementaux

L'artificialisation des sols engendre de graves conséquences environnementales :

En plus de l'imperméabilisation des sols qui compromet la fourniture des services écosystémiques, la multiplication des constructions en dur contribue fortement à la surchauffe des zones urbaines le jour et à l'amplification des îlots de chaleur dans les agglomérations !

La chaleur urbaine:

En ville, les températures de l'air, des surfaces et du sol sont presque toujours plus importantes que dans les zones rurales.

Ce phénomène est connu sous le nom d'« îlot de chaleur urbain » - un terme qui a fait son apparition au milieu du XXe siècle.

Jusque dans les années 1980, ce phénomène était considéré comme marginal : la plupart des études sur le sujet ayant été menées dans des villes aux hivers rigoureux, les températures plus clémentes étaient perçues comme bénéfiques ; elles permettaient de moins recourir au chauffage.

Au fil du temps cependant, les effets de ce phénomène furent pris davantage au sérieux car il a des conséquences négatives sur l'environnement météorologique. .

On s'est ainsi rendu compte que l'îlot de chaleur urbain influençait les relevés de températures de l'air, qui permettent d'évaluer les changements climatiques.

Il devint alors essentiel de soustraire cette « contamination » des relevés effectués en ville pour assurer leur exactitude.

Une démographie urbaine galopante

À mesure que les populations urbaines des villes situées dans des zones chaudes augmentent, la recherche de moyens pour faire baisser les températures dans les bâtiments - principalement grâce à la climatisation - s'intensifie de même.

Ceci s'applique également aux climats plus tempérés où les usages évoluent, à l'image du recours massif aux ordinateurs, par exemple.

Dans ces situations, le phénomène d'îlot de chaleur urbain ajoute encore à la chaleur, car refroidir les bâtiments contribue de manière assez ironique à augmenter la température extérieure.

Les vagues de chaleur peuvent se révéler meurtrières : pendant la canicule qui frappa l'Europe en 2003, on dénombra quelque 70 000 décès liés à cet événement ; ce fut l'une des catastrophes naturelles les plus mortelles des 100 dernières années.

Le phénomène d'îlot de chaleur urbain rend en effet les citadins plus vulnérables aux pics de températures.

Formation des îlots de chaleur

Ce phénomène est plus intense lors des périodes sèches, quand la météo est calme et que les ciels sont clairs.

Ces conditions accentuent les différences entre zones urbaines et rurales.

Les villes se distinguent formellement par leur superficie, les matériaux de construction utilisés, la géométrie des bâtiments et des rues.

Tous ces facteurs ont un effet sur les échanges d'énergie naturelle au niveau du sol.

Le paysage urbain est, la plupart du temps, pavé et sans végétation.

Ce qui signifie qu'il y a peu d'eau disponible pour l'évaporation ; l'énergie naturelle est ainsi majoritairement utilisée pour chauffer les surfaces.

Les matériaux de construction sont denses, et nombre d'entre eux - tout particulièrement les surfaces aux couleurs sombres comme l'asphalte - absorbent et conservent très bien la chaleur du soleil.

Il y a également les formes et l'emplacement des immeubles qui contribuent à ralentir les mouvements de l'air à proximité du sol, créant des réseaux complexes d'ombre et d'ensoleillement, limitant les échanges qui s'opèrent naturellement.

L'urbanisation s'accompagne également de rejets très importants de chaleur en provenance des usines, des transports et des bâtiments, alimentant directement le phénomène d'îlot de chaleur urbain.

On l'évalue à l'aide de satellites suivant le plan de la ville pour mesurer les températures des toits et des routes (mais pas des murs).

De ce point de vue, cet îlot est plus intense en journée, lorsque les surfaces urbaines reçoivent la radiation solaire et s'échauffent rapidement.

Un autre type d'îlot s'appuie sur les observations de la température de l'air réalisées à proximité du sol ; en ville, cela signifie que les instruments de mesure sont placés en dessous des toits.

Ce type d'îlot est en général intense de nuit, le revêtement des rues et l'air ambiant se rafraîchissant lentement. Au-dessus du niveau des toits, l'apport en chaleur des rues et toits des bâtiments contribue au réchauffement de l'atmosphère urbaine.

Dans certaines conditions, ce réchauffement peut se constater jusqu'à deux kilomètres en hauteur.

La géographie de l'îlot de chaleur urbain.

La géographie de ce phénomène est relativement simple : son intensité progresse en général des faubourgs au centre de la ville. Il présente cependant des microclimats - par exemple à l'endroit des parcs et autres espaces verts qui constituent des zones de fraîcheur.

L'îlot de chaleur urbain est une conséquence inévitable du changement de physionomie des paysages induits par l'urbanisation.

Mais sa puissance et ses effets peuvent être gérés en modifiant certaines caractéristiques physiques de nos villes.

Ceci peut concerner une couverture végétale plus importante et une réduction des surfaces imperméables ; on peut aussi utiliser des matériaux de couleurs plus claires et un design des équipements urbains qui permette une meilleure ventilation dans les rues et entre les bâtiments, en faisant un usage optimal de l'énergie créée par la ville.

Ces solutions doivent, bien sûr, s'adapter au type d'îlot de chaleur urbain concerné.

Si l'on met, par exemple, l'accent sur des toits végétalisés et permettant de rester au frais, il y aura un effet sur les derniers étages des bâtiments et l'air situé en hauteur.

Dans un premier temps, de nombreuses villes ont entrepris d'étudier ces phénomènes pour identifier les points chauds et concevoir des solutions au niveau de l'urbanisme.

Mais ce dont les métropoles ont le plus besoin, c'est d'un plan climat cohérent, permettant de faire face aux multiples défis environnementaux en zones urbaines, des inondations à la qualité de l'air, en passant par la surveillance des température.

Dans le monde

Au XXe siècle, pour un quadruplement de la population globale, celle des villes a augmenté d'un facteur 20.

Les statistiques de l'ONU laissent augurer d'un nouveau doublement d'ici un siècle.

Le processus d'urbanisation, par ailleurs, ne s'opère pas partout selon les mêmes modalités.

Dans les pays riches et/ou très structurés, il est relativement encadré via des politiques d'aménagement du territoire.

Au Sud, les migrations des populations rurales vers les villes échappent souvent à tout contrôle.

S'ensuivent le développement des industries, des services, des transports entrainant des pollutions diverses et une augmentation du réchauffement climatique

De manière générale et sur une perspective de long terme, l'urbanisation est un phénomène global qui puise ses racines dans l'histoire des populations humaines, qui s'accélère au fil des siècles et semble promis à une inexorable progression dans l'avenir.

Il se manifeste par une augmentation continue de la population des zones urbaines, et corolairement par l'extension physique des agglomérations.

En quête d'un développement économique plus propice, de nombreuses populations se déplacent vers les villes.

En 1800, il n'y avait que 87 villes dans le monde qui dépassaient 500000 habitants : Istanbul, Tokyo, Pékin, Canton, Calcutta, Paris, Londres

En 1900, ce chiffre était passé à 43 villes.

En 1990, plus de 800 villes dépassaient le demi-million !

Parmi elles, 270 avaient plus d' 1 million d'habitants et 14 franchissaient la barre de 10 millions,

En 2011, 21 villes affichaient plus de 10 millions de personnes, presque toutes situées dans les régions en développement d'Asie, d'Afrique et d'Amérique latine.

Des zones métropolitaines se chevauchent pour former d'énormes réseaux urbains.

 En Afrique de l'Ouest, en Chine et dans le nord de l'Inde, ceux-ci peuvent abriter plus de 50 millions d'habitants.

Cette croissance allait de pair avec celle de la population en général, qui devait connaître un pic à la fin des années 60 (avec un taux d'augmentation annuel de 2,1%).

Mais en pourcentage, il est clair que la ville a cru plu vite que les zones rurales

Actuellement, plus de 70% de la population mondiale vit dans les villes, contre seulement 15% en 1900 ou 50% en 2007, ce qui explique l'explosion des agglomérations sur le globe avec une urbanisation sauvage et chaotique qui aura de lourdes conséquences sur la santé des habitants et sur la qualité de l'environnement.

Si, aujourd'hui, le taux de croissance démographique des villes est moins élevé que lors des dernières décennies, il n'en reste pas moins positif, avec des projections à 80% de population urbaine en 2025 dans de nombreux pays.

Les villes détiennent les clés de nombreux problèmes tels que le changement climatique avec entre autres le phénomène de surchauffe atmosphérique des zones urbaines .

Ainsi, parmi les nombreux moteurs du changement environnemental au XXe siècle, l'urbanisation, avec la croissance démographique et les migrations, a été l'un des plus puissants.

Pratiquement aucun des choix qui ont alors été faits n'a pris les problèmes environnementaux en considération, au moins de façon consciente.
C'est l'enjeu qui se présente au cours de ce nouveau siècle.

Selon les projections des Nations unies, les villes des pays en développement absorberont la plus grande part de la croissance démographique d'ici 2050 - plus de deux milliards d'individus.

72 % des pays en développement ont adopté des mesures pour endiguer les vagues migratoires vers leurs villes, relève une enquête des Nations unies.