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La régulation de l’îlot de chaleur

Qu'est-ce que c'est ?
Le microclimat urbain, influencé par la densité bâtie, la végétation, les matériaux et la circulation de l’air, peut fortement varier d’un quartier à l’autre. Les solutions durables de gestion des eaux pluviales (mares, noues arborées, bassins secs arborés ou en eau) participent à l’amélioration du microclimat en alimentant la végétation en eau, prolongeant l’évapotranspiration et rafraîchissant l’air ambiant. L’eau présente sur les surfaces perméables contribue également directement au refroidissement. Par ailleurs, la présence d’eau et de sols humides contribue à atténuer la surchauffe urbaine : au-delà des effets liés à l’albédo des surfaces, une part importante de l’énergie solaire absorbée est mobilisée pour l’évaporation, ce qui limite l’échauffement des surfaces et de l’air ambiant.
La circulation de l’air en milieu urbain dépend de la configuration des rues, de la densité et de la hauteur des bâtiments, ainsi que de la présence d’espaces verts. Elle est essentielle pour disperser la chaleur et les polluants, contribuant ainsi à réguler les îlots de chaleur urbains et à améliorer la qualité de l’air. Les arbres et la végétation associée amplifient la réduction des îlots de chaleur grâce à l’ombrage, à l’humidité libérée dans l’air et à la facilitation de la circulation de l’air.
Ils participent aussi à l’absorption des polluants et à la fixation des particules fines, améliorant la qualité de l’air. Pour optimiser ces effets, il est recommandé de privilégier des essences caduques adaptées, capables de maintenir l’évapotranspiration même en période sèche, et de planter de manière équilibrée pour ne pas entraver la ventilation dans les rues étroites.
Les bienfaits
Régulation de l’îlot de chaleur
Les solutions durables de gestion des eaux pluviales intégrant végétation et sols perméables participent activement à la régulation des îlots de chaleur. Elles offrent des bénéfices hydrologiques (infiltration et rétention des eaux de pluie), climatiques (réduction des températures urbaines) et qualitatifs (confort thermique et bien-être des habitants). En combinant gestion de l’eau, végétalisation et aménagement urbain, ces dispositifs contribuent à créer des environnements plus frais, ventilés et agréables à vivre, renforçant ainsi la résilience des villes face au changement climatique.
Voici en détail comment elles agissent :
Réduction des températures et régulation thermique
Les surfaces imperméables classiques, comme l’asphalte et le béton, absorbent et retiennent une grande quantité de chaleur, contribuant à l’effet d’îlot de chaleur urbain. Les solutions d’infiltration, en remplaçant ces surfaces par des matériaux perméables ou des espaces végétalisés (arbres, jardins de pluie, plans d’eau…), limitent cette accumulation de chaleur. La végétation renforce cet effet grâce à l’évapotranspiration : selon l’Office National des Forêts (ONF), un bouleau peut évapotranspirer jusqu’à 75 L d’eau par jour dans des conditions optimales, et un chêne jusqu’à 1000 L. Ce processus rafraîchit l’air ambiant, tandis que l’ombrage des arbres contribue à réguler les températures locales et à améliorer le confort thermique.
Amélioration de la circulation et de la qualité de l’air
Les zones végétalisées et perméables créent des différences de température qui stimulent les circulations d’air locales. L’air plus frais au-dessus des surfaces végétalisées remplace l’air plus chaud présent au-dessus des surfaces minérales. Ce phénomène favorise la ventilation des espaces urbains, la dispersion des polluants et améliore ainsi la qualité de l’air et le confort des habitants.
Création de microclimats et adaptation au changement climatique
Les aménagements d’infiltration augmentent la perméabilité des sols urbains et facilitent la pénétration de l’eau dans le sol, contribuant ainsi à la recharge des nappes phréatiques et à une gestion plus efficace des eaux pluviales. Ils permettent également de réduire les températures du sol. L’eau ainsi stockée est retenue plus longtemps et restituée progressivement sous forme d’humidité dans l’atmosphère, aussi bien le jour que la nuit, ce qui participe à la régulation thermique et améliore le confort climatique sur la durée. Par rapport à d’autres aménagements urbains, ces dispositifs ont pour avantage de générer des microclimats légèrement plus frais et plus humides, notamment autour des jardins de pluie ou des espaces végétalisés.
Les solutions championnes
Excellente Bonne
Bassin sec écologique arboré et arbustif
Bassin sec écologique équipé arboré et arbustif
Noue écologique arborée et arbustive
Noue écologique équipée arborée et arbustive
Ilot boisé
Bassin sec ornemental arboré et arbustif
Noue écologique arborée et arbustive
Noue ornementale équipée arborée et arbustive
Etang, marais, lagune
Tranchée de Stockholm
Massif arbustif écologique
Massif arbustif ornemental
Arbre de pluie
Ile végétalisée
Toiture végétalisée intensive
Les solutions les plus performantes pour le service écosystémique « régulation de l’îlot de chaleur » combinent une végétation diversifiée et arborée, une gestion efficace de l’eau et des surfaces perméables.
Les bassins secs écologiques arborés et arbustifs, qu’ils soient équipés ou non, créent des zones fraîches et ventilées grâce à la combinaison d’arbres, arbustes et sols dégagés. Multifonctionnels, ils contribuent à modérer la chaleur tout en offrant un cadre attractif et agréable pour les usagers.
Les noues écologiques arborées et arbustives, ainsi que les massifs arbustifs écologiques et ornementaux, favorisent l’infiltration de l’eau et l’échange thermique, tout en maintenant un niveau de confort agréable. La diversité des strates végétales ralentit la chaleur accumulée dans les surfaces minérales et génère des courants d’air frais dans les zones adjacentes, renforçant ainsi l’effet rafraîchissant du paysage.
Les îlots boisés constituent des refuges climatiques : leur ombrage dense réduit la chaleur en été, leur stratification végétale favorise le brassage de l’air et leur présence offre des zones de promenade et de repos plus confortables, tout en participant à la régulation locale de l’humidité et de la température.
Les mares écologiques et étangs, marais, lagunes jouent un rôle clé dans le refroidissement des zones urbaines et la modulation des microclimats : l’eau favorise l’évaporation, améliore l’humidité ambiante et soutient la circulation de l’air, tout en apportant une dimension esthétique et naturelle qui enrichit l’expérience des usagers.
Enfin, les arbres de pluie, îles végétalisées, tranchées de Stockholm et toitures végétalisées intensives génèrent des points de fraîcheur ponctuels et contribuent au confort thermique global.
Les solutions intermédiaires
Moyenne Faible
Bassin en eau végétalisé
Bassin sec écologique équipé herbacé
Noue écologique herbacée
Noue écologique équipée herbacée
Mare artificielle
Bassin en eau technique
Bassin sec écologique herbacé
Bassin sec ornemental engazonné
Bassin sec ornemental équipé engazonné
Noue ornementale engazonnée
Noue ornementale équipée engazonnée
Dépression végétalisée
Toiture végétalisée semi-intensive
Toiture végétalisée extensive
Revêtement perméable végétalisé
Les solutions à apport microclimatique intermédiaire regroupent des aménagements qui contribuent à l’amélioration du confort thermique et de la circulation de l’air en milieu urbain, sans constituer à eux seuls des dispositifs majeurs de rafraîchissement. Leur efficacité repose principalement sur la présence de végétation, l’infiltration des eaux pluviales et la création de surfaces évaporantes qui participent localement à la régulation thermique.
Ces aménagements améliorent le microclimat urbain mais présentent certaines limites d’efficacité :
Les noues écologiques herbacées, les bassins secs écologiques ou ornementaux herbacés contribuent à renforcer les processus de rafraîchissement urbain grâce à l’évapotranspiration de la végétation et à la présence ponctuelle d’humidité dans les sols.
Les noues herbacées, en particulier, offrent un bon compromis entre infiltration des eaux pluviales, végétalisation et création de corridors ouverts pouvant faciliter localement la circulation de l’air. Toutefois, la strate herbacée reste moins efficace pour atténuer l’îlot de chaleur urbain que des aménagements intégrant des strates arborées et arbustives. Les bassins en eau et les mares artificielles peuvent également jouer un rôle intéressant dans la réduction des îlots de chaleur grâce à l’évaporation de l’eau et à la création de microclimats plus humides. Toutefois, leur contribution reste partiellement limitée lorsque leur fond est imperméabilisé ou lorsque leur surface d’échange avec le sol est réduite.
Certains aménagements à végétation basse ou peu structurée, comme les bassins techniques, noues et bassins secs engazonnés, dépressions peu arborées, toitures végétalisées extensives ou revêtements perméables végétalisés, présentent un apport microclimatique limité en raison d’une faible surface foliaire, d’une évapotranspiration réduite et d’un ombrage insuffisant, ce qui restreint leur contribution au rafraîchissement urbain.
Les clés de réussite
Régulation de l’îlot de chaleur : conception et usage
La performance de régulation de l’îlot de chaleur d’un projet repose sur sa capacité à mobiliser les processus naturels de rafraîchissement afin de limiter l’accumulation de chaleur et d’améliorer le confort thermique en ville. Les aménagements de gestion durable des eaux pluviales (bassins, noues, dépressions végétalisées, toitures végétalisées…) peuvent devenir de véritables infrastructures de rafraîchissement urbain, à condition d’être conçus pour favoriser la présence d’eau, la végétation et l’ombrage. L’évapotranspiration des sols et des plantes, l’ombre produite par la canopée et la capacité des sols à infiltrer et stocker l’eau contribuent directement à abaisser les températures de surface et à rafraîchir l’air ambiant. La continuité des surfaces végétalisées et la circulation de l’air permettent également de diffuser ces effets de refroidissement à l’échelle du quartier.
Pour garantir qu’un ouvrage technique devienne un levier de régulation de l’îlot de chaleur, appliquez les recommandations suivantes dès la phase de conception :
Axe 1
Renforcer la végétation et la canopée
- Intégrer la végétation aux dispositifs de gestion des eaux pluviales (noues, jardins de pluie, fosses d’arbres et tranchées d’infiltration) en privilégiant des arbres à haute tige et à large houppier, afin de combiner infiltration de l’eau, ombrage des sols et amélioration du confort thermique des espaces publics.
- Sélectionner des essences locales et caduques adaptées au climat et aux conditions hydriques des aménagements de gestion des eaux pluviales, de manière à optimiser l’infiltration, la disponibilité en eau du sol et l’efficacité du rafraîchissement estival tout en maintenant un équilibre saisonnier (ombrage estival et ensoleillement hivernal).
Axe 2
Favoriser la présence et la gestion de l’eau
- Concevoir des sols perméables et des dispositifs de gestion des eaux pluviales (noues, dépressions végétalisées, fosses d’arbres, bassins) capables d’infiltrer et de retenir temporairement l’eau afin d’alimenter la végétation.
- Favoriser la présence d’humidité dans les sols pour prolonger les phénomènes d’évaporation et d’évapotranspiration, qui contribuent à abaisser la température de l’air après les épisodes pluvieux
Axe 3
Limiter l’accumulation et favoriser la dissipation de la chaleur
- Réduire les surfaces minérales sombres et imperméables au profit de matériaux perméables et plus clairs, limitant le stockage de chaleur et favorisant l’infiltration des eaux pluviales.
- Maintenir une composition équilibrée entre végétation, sols infiltrants et surfaces bâties, afin de limiter l’accumulation thermique dans l’espace urbain.
- Préserver les corridors de circulation de l’air et organiser les plantations de manière à permettre la diffusion de l’air rafraîchi par les sols humides et la végétation vers les zones urbaines plus minérales.
Exemples de types d’actions à réaliser en fonction des aménagements
Bassin sec
Favoriser la plantation d’arbres de grand développement et d’une végétation diversifiée autour du bassin afin de créer des zones d’ombre et de renforcer le refroidissement par évapotranspiration. Organiser les plantations de manière à conserver des espaces ouverts favorisant la circulation de l’air et la dissipation thermique dans l’espace urbain.
Noue
Planter une végétation adaptée aux variations d’humidité tout en intégrant, lorsque l’espace le permet, des arbres de moyen ou grand développement capables de fournir de l’ombrage et d’augmenter l’évapotranspiration. Maintenir des berges végétalisées et perméables afin de limiter l’échauffement des surfaces et favoriser le rafraîchissement de l’air. Disposer la végétation de manière à préserver des couloirs de circulation de l’air tout en contribuant à la gestion et au ralentissement des eaux pluviales.
Massif arbustif
Associer arbustes et arbres de différentes hauteurs afin de créer une structure végétale permettant à la fois l’ombrage et la circulation de l’air. Favoriser des espèces à feuillage relativement perméable permettant le passage du vent tout en participant au rafraîchissement par évapotranspiration.
Bassin en eau, mares, étangs
Maintenir des surfaces d’eau libre permettant l’évaporation et le rafraîchissement de l’air environnant. Planter des arbres et une végétation rivulaire sur les berges afin de créer des zones d’ombre et de limiter l’échauffement des sols et de l’eau. Aménager des berges en pente douce et végétalisées favorisant l’évapotranspiration et participant à la régulation thermique locale tout en contribuant à la gestion des eaux pluviales.
Ile végétalisée, ilot boisé
Développer une structure végétale composée d’arbres de grand développement, d’arbustes et de strates herbacées permettant de créer des zones d’ombre importantes et un refroidissement par évapotranspiration. Utiliser ces espaces comme noyaux de fraîcheur capables d’atténuer l’îlot de chaleur urbain. Organiser les plantations de manière à maintenir une certaine perméabilité au vent afin de favoriser la circulation de l’air et la diffusion de l’air rafraîchi vers les espaces urbains voisins.
Arbre de pluie
Planter des arbres de grand développement dans des fosses perméables permettant la récupération et l’infiltration des eaux pluviales afin d’alimenter la transpiration de l’arbre et renforcer le rafraîchissement de l’air. Favoriser des essences à large houppier offrant un ombrage efficace sur les sols et les surfaces minérales. Maintenir un pied d’arbre végétalisé ou couvert de substrats perméables limitant l’échauffement des sols et favorisant l’infiltration de l’eau.
Dépression végétalisée
Planter une végétation diversifiée comprenant, lorsque l’espace le permet, des arbres capables de fournir de l’ombrage et d’augmenter l’évapotranspiration. Tirer parti des gradients d’humidité pour maintenir une végétation dense contribuant au rafraîchissement local. Préserver des espaces ouverts permettant la circulation de l’air tout en favorisant l’infiltration et la rétention temporaire des eaux pluviales.
Tranchée
Végétaliser la tranchée avec des espèces adaptées aux conditions d’infiltration tout en intégrant, lorsque la largeur et la profondeur du dispositif le permettent, des arbres permettant d’apporter de l’ombrage et d’augmenter l’évapotranspiration. Maintenir des surfaces perméables et végétalisées limitant l’échauffement des sols. Organiser la végétation de manière linéaire afin de créer des couloirs végétalisés favorisant la circulation de l’air en milieu urbain.
Toiture végétalisée
Installer une couverture végétale dense permettant d’augmenter l’évapotranspiration et de réduire la température des toitures et de l’air environnant permettant une meilleure isolation thermique. Diversifier les substrats et les types de végétation pour améliorer la rétention d’eau et prolonger les effets de rafraîchissement après les épisodes pluvieux. Lorsque la structure du bâtiment le permet, intégrer des plantations de plus grande taille ou des toitures végétalisées intensives pouvant accueillir arbustes ou petits arbres afin d’augmenter l’ombrage et la régulation thermique.
Technique pure
Solutions championnes
0
Ouvrage strictement technique, souvent minéral ou enterré, ne permettant ni végétation ni continuités écologiques (ex : puits d’infiltration, structures réservoirs).
1
Végétation peu profonde (sedums) ou surfaces minérales perméables offrant une évaporation minimale
2
Présence d'arbustes ou de petites surfaces d'eau apportant une fraîcheur localisée
3
Impact significatif grâce à une végétation diversifiée et des arbres fournissant une ombre substantielle
4
Écosystème complexe créant une véritable bulle de fraîcheur permanente et structurante pour le quartier
Apport des aménagements
Service écosystémique « régulation de l’îlot de chaleur »
Excellent Bon Moyen Faible Nul/Négatif
Bassin de rétention
Bassin en eau technique
Bassin en eau végétalisé
Bassin sec éco. arboré/arbustive
Bassin sec écologique herbacé
Bassin sec ornemental engazonné
Bassin sec ornemental arboré/arbustive
Bassin sec à enrochement de surface
Bassin sec éco. équipé herbacé
Bassin sec éco. équipé arboré/arbustive
Bassin sec orn, équipé engazonné
Espaces boisés et milieux aquatiques
Ilot boisé
Mare écologique
Mare artificielle
Étang, marais, lagune
Les noues (fossés végétalisés)
Noue écologique arborée et arbustive
Noue écologique herbacée
Noue ornementale arborée/arbustive
Noue ornementale engazonnée
Noue éco. équipée arborée/arbustive
Noue écologique équipée herbacée
Noue orn, équipée arborée/arbustive
Noue ornementale équipée engazonnée
Tranchées et massifs
Tranchée de Stockholm
Tranchée simple et composée
Massif arbustif écologique
Massif arbustif ornemental
Arbre de pluie
Iles végétalisées
Dépression végétalisée
Toitures et revêtements
Toiture végétalisée intensive
Toiture végétalisée semi-intensive
Toiture végétalisée extensive
Revêtement perméable végétalisé
Revêtement perméable minéral
Structures techniques
Structure réservoir
Puits d'infiltration
Les aménagements qui répondent le mieux au service écosystémique « régulation de l’îlot de chaleur » sont principalement les noues écologiques arborées et arbustives équipées ou non, les bassins secs écologiques arborés et arbustifs équipés ou non et les ilots boisés.