Les changements climatiques causés par les émissions de gaz à effet de serre d’origine anthropique occasionneront des épisodes de canicule de plus en plus fréquents en milieu urbain au Québec. Or, ces épisodes représentent un grave problème de santé publique puisqu’ils entraînent davantage de soins hospitaliers et de décès prématurés, notamment au sein des plus vulnérables. La hausse constante de la température (observée et projetée) ainsi que la présence de périodes de températures extrêmes, en particulier en été, accentueront vraisemblablement un problème déjà connu : les îlots de chaleur urbains. Il devient donc urgent d’adopter de bonnes pratiques en matière d’aménagement du territoire, visant la diminution des effets des îlots de chaleur. C’est dans ce contexte que Nature Québec, dans le cadre de son projet Milieux de vie en santé, a confié au CERFO la réalisation de la cartographie des îlots de chaleur et de fraîcheur pour le territoire de la Communauté métropolitaine de Québec.
îlots de chaleur
La cartographie des îlots de chaleur et de fraîcheur en milieu urbain.
Depuis quelques décennies, on ne peut plus nier la réalité des changements climatiques à l’échelle mondiale. La hausse constante de la température ainsi que la présence de périodes de températures extrêmes, en particulier en été, sont d’avantages accentuées en milieu urbain, créant alors un problème affectant sérieusement les citoyens : l’effet des îlots de chaleur urbains.
Article paru dans la revue Géomatique – Volume 42 – Numéro 3 – Automne 2015.
Diagnostic thermique des zones agricoles et agroforestières et développement de fonctions écologiques et environnementales. Rapport 2014-08. 100 p. + 1 annexe.
Dans un contexte de lutte aux îlots de chaleur, la gestion de la couverture végétale est un enjeu important pour la ville de Québec. Plusieurs projets de plantations d’arbres pour lutter contre les îlots de chaleur sont d’ailleurs mis en place dans des quartiers centraux. Pourtant, ces secteurs critiques sont aussi présents en périphérie de l’agglomération. L’absence de végétation peut aussi entraîner d’autres problèmes liés à l’exposition au vent, à la neige et aux poussières ou encore à une perte de qualité visuelle.
Dans ce contexte, le présent projet propose d’identifier les secteurs où des projets d’augmentation du couvert arborescent pourraient être priorisés en zones agricoles périurbaines ou enclavées de l’agglomération de Québec, dans le but de contrer les problèmes de santé liés aux îlots de chaleur, mais aussi de rechercher une synergie des effets bénéfiques de la végétation, lorsque d’autres situations critiques sont observées au même endroit.
Pour cela, un diagnostic de ces situations problématiques a été réalisé dans l’agglomération de Québec. Ce diagnostic met l’accent sur la présence (1) des îlots de chaleur, (2) des parcs industriels, carrières et dépôts à neige, souvent sujets à des problèmes d’exposition au vent, à la neige, aux poussières et aux particules polluantes dans certains cas, ainsi qu’à une faible qualité visuelle en général, (3) de tronçons routiers où l’exposition au vent et à la neige est importante et (4) de sections de rivières présentant des risques modérés à élevés d’érosion des berges. Parmi ces secteurs problématiques, ceux à prioriser pour d’éventuels projets d’augmentation du couvert arborescent ont été ciblés : ont été retenus en priorité les sites faisant l’objet de mesures de protection de la végétation en place (permettant de garantir la survie à court et moyen termes des projets de plantations réalisés), situés à proximité de secteurs problématiques et en zone agricole périurbaine ou enclavée.
Parallèlement à la réalisation du diagnostic, une revue des options possibles pour augmenter le couvert arborescent a été réalisée. Cette revue porte sur les critères généraux à considérer pour le choix des végétaux à planter ainsi que sur des exemples de patrons de plantation en bordure des routes, des bâtiments et sur les berges des rivières. Une stratégie pour l’augmentation du couvert arborescent en lien avec les situations problématiques visées par le projet a également été développée, en vue de fournir aux gestionnaires du milieu municipal un outil de planification à court, moyen et long termes, qui leur permette d’anticiper l’ampleur des problèmes identifiés sur leur territoire et quelles pourraient être les solutions à envisager pour y remédier. Cette stratégie leur permettra également de prioriser les projets de plantation qui seront réalisés, si l’agglomération souhaite agir en premier lieu dans les secteurs où le rehaussement de la végétation permettrait de contrer le plus de problèmes rencontrés.
Finalement, une méthode d’analyse des secteurs d’intervention potentiels qui pourraient être retenus pour un projet d’augmentation du couvert arborescent est proposée et illustrée par l’analyse de quelques cas retenus dans la stratégie.
Où prioriser l’augmentation du couvert arborescent en zone agricole périurbaine ou enclavée pour contrer les effets des îlots de chaleur – Le cas de l’agglomération de Québec. CERFO. Technote 2014-02.
La gestion de la couverture végétale dans un contexte de lutte aux îlots de chaleur est un enjeu important pour la ville de Québec. En effet, depuis plusieurs années, voire quelques décennies, on ne peut plus nier la réalité des changements climatiques à l’échelle mondiale. Plusieurs projets de plantations d’arbres pour lutter contre les îlots de chaleur sont d’ailleurs mis en place par la ville dans des quartiers centraux. Dans ce contexte, il devient fort pertinent d’identifier les secteurs où des projets d’augmentation du couvert arborescent pourraient être priorisés, dans le but de contrer les problèmes de santé liés aux îlots de chaleur, mais aussi de rechercher une synergie des effets bénéfiques de la végétation, lorsque d’autres situations critiques sont observées.
Identification et localisation des îlots de chaleur et de fraîcheur pour tout le Québec urbain. CERFO. Technote 2013-01.
Depuis quelques décennies, on ne peut plus nier la réalité des changements climatiques à l’échelle mondiale. La hausse constante de la température (observée et projetée) ainsi que la présence de périodes de températures extrêmes, en particulier en été, accentueront vraisemblablement un problème déjà connu : l’effet des îlots de chaleur urbains. Il devient donc urgent de mettre en place des mesures pour lutter contre les effets nocifs de ces îlots de chaleur en milieu urbain et minimiser leurs impacts. Une gestion efficace de la végétation et de l’eau en milieu urbain, créant des zones de fraîcheur urbaines (ou îlots de fraîcheur), est l’une des principales solutions à ce problème. L’élaboration d’un outil permettant de localiser les îlots de chaleur et les îlots de fraîcheur, à une échelle relativement fine et pour tout le Québec urbain, devient très pertinente pour la lutte aux effets des îlots de chaleur, en plus d’être un appui à l’aménagement urbain axé sur la qualité de vie de ses habitants.
C’est dans ce contexte que l’Institut national de santé publique du Québec a confié au CERFO le mandat de développer un modèle de prédiction de la température de surface, dans le but d’identifier et de localiser les îlots de chaleur et de fraîcheur en milieu urbain.
Identification et caractérisation des îlots de fraîcheur urbains. CERFO. Rapport PART 2011A058 (2012-19). 33 pages + 1 annexe.
Selon l’Agence de la santé et des services sociaux de Montréal, des épisodes de chaleur accablante peuvent provoquer différents problèmes de santé, surtout chez les personnes âgées et les jeunes enfants âgés de 0 à 4 ans. Ces épisodes surviennent plus fréquemment en milieu urbain en raison de la présence d’îlots de chaleur et seront plus fréquents dans un contexte de changements climatiques [1].
Un îlot de chaleur urbain se définit comme une zone en milieu urbain où la différence de température de surface1 observée est supérieure à la température des zones rurales environnantes pour la même période. En effet, en milieu urbain, la densification de la population et l’urbanisation ont pour effet d’accroître la proportion de surfaces minéralisées (ex. : asphalte, béton, etc.) qui absorbent la chaleur aux dépends des surfaces végétalisées (espaces verts).
L’occupation du territoire et les matériaux qui le composent ont un impact direct sur la température de surface. Certains auteurs ont démontré que les températures des centres urbains peuvent atteindre jusqu’à 12°C de plus que celles des régions limitrophes [2]. Cependant, plusieurs études ont démontré qu’à mesure que le nombre d’arbres dans un secteur augmente, la température de l’air ambiant diminue plus rapidement [3] [4] [5] [6] [7]. La température maximale de l’air ambiant dans les milieux urbanisés peut être réduite d’environ 0,04 à 0,2°C par pourcentage additionnel de couverture arborée [8]. Cet intervalle de valeurs s’explique par le choix des essences d’arbres et leurs caractéristiques respectives (taille, densité du couvert, etc.). Il est possible d’atteindre une moyenne d’environ 1°C de réduction par 10 % de couverture arborescente jusqu’à concurrence d’environ 7°C [9] [10] [11] [12].
À l’échelle de l’arbre individuel, il est démontré que certains arbres situés à des endroits stratégiques peuvent avoir un rôle non négligeable sur le bilan thermique d’un secteur. Par exemple, l’ombre d’arbres individuels ou de petits groupes d’arbres sur des surfaces gazonnées permet de réduire la température maximale de l’air ambiant d’environ 0,7 à 1,3°C par rapport à des zones ouvertes [8]. De plus, certains scientifiques rapportent qu’un arbre mature (ex. : érable de 75 ans et de 30 cm de diamètre) transpirant 450 litres d’eau par jour a un effet refroidissant équivalant à celui de cinq climatiseurs fonctionnant 20 heures par jour [13] [14]. Grâce à ce processus, un arbre individuel crée, sous son ombre, une zone où la température peut être diminuée d’environ 0,7 à 1,3°C [15].
Depuis 2009, l’Institut national de Santé publique du Québec (INSPQ) [16] s’est penché sur la problématique des îlots de chaleur urbains afin de se prémunir d’un cadre d’intervention pour protéger les populations à risque lors de températures excessives (canicules). Pour ce faire, un portrait des principaux îlots de chaleur présents dans les centres urbanisés du Québec a été produit par le CERFO [17] pour l’INSPQ. Cet institut a produit une cartographie de ces îlots et la rend disponible sur le Web .
Cette carte permet aux décideurs d’orienter des plans d’action visant à réduire les risques pour la santé de la population vulnérable lors d’épisodes de chaleur accablante.
Or, la résolution spatiale de cette carte (20 mètres) ne permet pas de considérer le pouvoir rafraîchissant de certains arbres ou d’agglomérations d’arbres. Elle ne permet pas non plus d’identifier avec précision des zones végétalisées urbaines où la température se rapproche des zones rurales environnantes. Ces « îlots de fraîcheur » ne peuvent donc pas être localisés ni caractérisés afin de connaître leur contribution au rafraîchissement local.
Par ailleurs, une firme de consultants en design urbain et aménagement du territoire nous a indiqué que la conservation ou l’implantation d’îlots de fraîcheur fait dorénavant partie du coffre à outils des urbanistes. Il s’agit de prioriser la préservation des zones où la présence de végétation empêche la formation d’îlots de chaleur ou de végétaliser des zones près des îlots de chaleur afin d’en réduire les impacts. Il y a donc un besoin d’identifier les îlots de fraîcheur et de cibler les endroits favorables à l’implantation et au maintien de ceux-ci.
C’est dans ce contexte que le CERFO a réalisé, dans le cadre du programme PART, un projet conciliant la foresterie urbaine et la santé publique. Pour ce faire, une méthode a été développée pour identifier les îlots de fraîcheur par imagerie satellitaire, et ce, au mètre près. Les résultats de cette méthode permettront, entre autres, aux firmes spécialisées en aménagement du territoire, en urbanisme et en design urbain de disposer d’un outil plus détaillé pour identifier, protéger et implanter des îlots de fraîcheur en milieu urbain.
Bien que la carte des îlots de fraîcheur/chaleur ait été produite à l’échelle de 20 m [17], il n’y a, à notre connaissance, que très peu de travaux qui se sont attardés à identifier des îlots de fraîcheur à une échelle fine et à les caractériser en termes forestiers. Le caractère novateur du projet se retrouve donc dans le fait de fournir à des firmes de design urbain une méthode pour identifier des îlots de fraîcheur existants et les caractériser de manière forestière. Ces caractéristiques serviront à prioriser les boisés à conserver. Dans le cas de l’implantation d’un nouveau boisé, elles serviront de cibles à atteindre pour que le boisé serve d’îlot de fraîcheur.