Jusqu’à présent, les données sur les effets rafraîchissants des arbres urbains n’étaient disponibles qu’à l’échelle des quartiers. Une nouvelle étude propose un outil permettant d’étendre les données pour éclairer les efforts de verdissement à l’échelle de la ville.
Les villes du monde entier sont de plus en plus exposées à une chaleur dangereuse, car le béton et l’asphalte urbains amplifient la hausse des températures. Les programmes de plantation d’arbres sont un moyen populaire et naturel de rafraîchir les villes, mais ces initiatives reposent en grande partie sur des suppositions et des extrapolations. Une étude publiée dans Proceedings of the National Academy of Sciences offre un nouvel outil aux urbanistes et aux décideurs pour fixer des objectifs de verdissement urbains plus précis et plus fondés sur la science.
L’étude est dirigée par Jia Wang, Weiqi Zhou et Yuguo Qian de l’Académie chinoise des sciences, et co-écrite par Steward Pickett , écologiste urbain au Cary Institute of Ecosystem Studies.
« Les arbres offrent de nombreux avantages aux villes, et le refroidissement en fait partie », explique Steward Pickett. « Les arbres sont efficaces pour refroidir les villes car ils pompent beaucoup d’eau du sol vers l’air, et lorsque cette eau s’évapore à la surface des feuilles, elle absorbe une grande quantité de chaleur. C’est simplement la physique de l’évaporation. L’ombre fournie par les arbres contribue également au refroidissement. »
À ce jour, la plupart des études mesurant les effets rafraîchissants des arbres urbains se concentrent sur le niveau hyperlocal, par exemple sur une rue ou un quartier particulier. Lorsque la canopée des arbres urbains s’étend de 1 %, par exemple, les températures à proximité peuvent diminuer de 0,04 à 0,57 degrés Celsius.
« C’est une information précieuse, mais les urbanistes et les décideurs pensent à la ville dans son ensemble », précise Steward Pickett. « Ils se demandent : « De quelle hauteur de canopée avons-nous besoin pour toute la ville ? Que se passera-t-il si nous agrandissons la superficie ? ». Or, ces informations n’étaient pas disponibles. »
Il n’était pas certain que les résultats obtenus à petite échelle puissent être extrapolés à l’échelle de la ville. Les chercheurs ont donc cherché à déterminer comment l’efficacité de refroidissement des arbres (la réduction de température associée à une augmentation de 1 % de la canopée des arbres urbains) évolue sur des zones plus vastes.
L’équipe a analysé les images satellite et les données de température de quatre villes aux climats très différents : Pékin et Shenzhen en Chine, et Baltimore et Sacramento aux États-Unis. Baltimore et Pékin sont tempérées, Shenzhen est subtropicale et Sacramento se trouve dans une zone climatique méditerranéenne. Ils ont d’abord divisé chaque ville en pixels de la taille d’un pâté de maisons.
Pour chaque pixel, ils ont mesuré la température de la surface terrestre et la proportion de sol recouvert d’arbres. Ils ont ensuite effectué les mêmes analyses sur des sections de plus en plus grandes de chaque ville, au niveau du quartier, de la ville et au-delà. Enfin, ils ont calculé comment la relation mathématique entre la verdure et la température (l’efficacité de refroidissement) changeait à différentes échelles.
Dans l’ensemble, l’équipe a découvert que l’efficacité de refroidissement des arbres urbains augmentait à plus grande échelle. Mais à un rythme plus lent pour les unités de plus grande taille. À Pékin, par exemple, une augmentation de 1 % de la canopée au niveau d’un bloc diminue la température d’environ 0,06 degré, tandis qu’une augmentation de 1 % de la canopée au niveau de la ville pourrait diminuer la température d’environ 0,18 degré.
L’avantage supplémentaire à plus grande échelle semble provenir de la possibilité d’inclure de grands groupes d’arbres, qui ont une plus grande capacité de refroidissement.
Plutôt que de suivre une relation linéaire, la relation entre la superficie (« taille de l’unité analytique ») et l’efficacité de refroidissement (« CE ») – la réduction de température associée à une augmentation de 1 % de la couverture forestière urbaine – suit une loi de puissance statistique. Autrement dit, à mesure que la superficie augmente initialement, les urbanistes peuvent obtenir plus de résultats pour leur argent – chaque augmentation de 1 % de la couverture forestière offre des avantages supplémentaires en matière de refroidissement. La ligne tend à se stabiliser à des échelles de plus en plus grandes. La relation est valable pour quatre villes : Sacramento (A), Baltimore (B), Beijing (C) et Shenzhen (D). Image : Proceedings of the National Academy of Sciences
En clarifiant davantage les relations entre la superficie, la couverture forestière et les effets de refroidissement, l’article permet de prédire les effets de refroidissement à l’échelle de la ville entière, offrant ainsi un outil précieux aux gestionnaires pour fixer des objectifs de couverture forestière urbaine afin de réduire la chaleur extrême.
Weiqi Zhou, co-auteur de l’étude, explique : « Nous avons constaté que l’efficacité du refroidissement suit une loi de puissance à toutes les échelles, depuis les plus petites jusqu’aux plus grandes régions couvrant la ville entière. Cette relation est valable pour les quatre villes étudiées, qui se trouvent dans des climats très différents. Cela suggère qu’elle pourrait être utilisée pour prédire la quantité de couverture forestière supplémentaire nécessaire pour atteindre des objectifs spécifiques d’atténuation de la chaleur et d’adaptation au changement climatique dans les villes du monde entier. »
Par exemple, les auteurs estiment que la ville de Baltimore pourrait réduire la température de la surface terrestre de 0,23 °C si elle augmentait la couverture forestière de 1 %. Pour atteindre 1,5 °C de refroidissement, il faudrait augmenter la couverture forestière de 6,39 %.
Bien que le document fournisse des informations essentielles pour la prise de décision au niveau municipal, Steward Pickett prévient que les urbanistes devront peut-être également travailler à des échelles plus petites pour garantir que les arbres urbains – et leurs avantages potentiels – soient répartis équitablement dans la ville, et avec l’adhésion de la communauté.
« Ce document ne précise pas où placer les arbres », lance Steward Pickett. « Il s’agit d’un autre type d’analyse, qui nécessiterait beaucoup plus d’informations sociales et un engagement auprès des communautés ou des propriétaires fonciers individuels. »
Steward Pickett a suggéré que les prochaines étapes pourraient inclure l’élargissement de l’analyse pour inclure d’autres villes avec différents types de climats, et l’examen de l’efficacité de cette solution basée sur la nature à l’avenir, alors que le changement climatique rend certaines zones plus chaudes et plus sèches.
https://www.caryinstitute.org/news-insights/press-release/how-many-trees-does-it-take-cool-city
