Les toits blancs peuvent réussir à refroidir les villes

Peindre les toits des bâtiments en blanc a le potentiel de refroidir considérablement les villes et d'atténuer certains impacts du réchauffement climatique, selon les résultats d'une nouvelle étude.

La recherche, la première étude de modélisation informatique pour simuler les impacts des toits blancs sur les zones urbaines dans le monde, suggère que l'idée de blanchir les toits pourrait être intéressante.

Mais l'équipe d'étude, dirigée par des scientifiques du National Center for Atmospheric Research (NCAR) à Boulder, Colorado, prévient qu'il existe encore de nombreux obstacles entre le concept et l'utilisation réelle des toits blancs pour contrer la hausse des températures.

"Notre recherche démontre que les toits blancs, du moins en théorie, peuvent être une méthode efficace pour réduire la chaleur urbaine", déclare Keith Oleson, scientifique du NCAR, responsable de l'étude. « Il reste à voir s'il est réellement possible pour les villes de peindre leurs toits en blanc, mais l'idée mérite certainement une enquête plus approfondie. »

Les résultats de la recherche devraient être publiés plus tard cet hiver dans la revue de l'American Geophysical Union (AGU) Geophysical Research Letters .

Le travail a été financé par la National Science Foundation (NSF), le sponsor du NCAR. « La recherche sur l'atténuation du changement climatique est un sujet extrêmement important », déclare Steve Nelson, directeur du programme NSF pour le NCAR. « Que ce soit sur les toits blancs ou sur d'autres sujets d'atténuation du changement climatique, il est important de prendre en compte les nombreux retours d'information et les considérations compliquées qui rendent la recherche dans ce domaine très complexe. »

Les villes sont particulièrement vulnérables au changement climatique car elles sont plus chaudes que les zones rurales périphériques.

Les routes asphaltées, les toits de goudron et autres surfaces artificielles absorbent la chaleur du soleil, créant un « effet d'îlot de chaleur » urbain qui peut augmenter les températures en moyenne de 2 à 5 degrés Fahrenheit (environ 1 à 3 degrés Celsius) ou plus, par rapport aux zones rurales .

Les toits blancs refléteraient une partie de cette chaleur dans l'espace et des températures fraîches, tout comme porter une chemise blanche par une journée ensoleillée peut être plus frais que de porter une chemise sombre.

L'équipe d'étude a utilisé un modèle informatique nouvellement développé pour simuler la quantité de rayonnement solaire qui est absorbée ou réfléchie par les surfaces urbaines.

Les simulations du modèle, qui fournissent aux scientifiques une vue idéalisée des différents types de villes dans le monde, indiquent que, si chaque toit était entièrement peint en blanc, l'effet d'îlot de chaleur urbain pourrait être réduit de 33 %.

Cela refroidirait les villes du monde d'environ 0,7 F en moyenne, l'influence du refroidissement étant particulièrement prononcée pendant la journée, surtout en été.

Les auteurs soulignent que leur recherche doit être considérée comme un regard hypothétique sur des paysages urbains typiques plutôt que sur les toits réels d'une ville en particulier.

Dans le monde réel, l'impact du refroidissement pourrait être un peu moindre, car la poussière et les intempéries feraient s'assombrir la peinture blanche avec le temps et certaines parties des toits resteraient non peintes à cause des ouvertures telles que les bouches de chauffage et de refroidissement.

De plus, les toits blancs auraient pour effet de refroidir les températures à l'intérieur des bâtiments. Par conséquent, en fonction du climat local, la quantité d'énergie utilisée pour le chauffage et la climatisation des locaux pourrait changer, ce qui pourrait affecter à la fois les températures de l'air extérieur et la consommation de combustibles fossiles tels que le pétrole et le charbon qui sont associés au réchauffement climatique.

Selon que la climatisation ou le chauffage sont plus affectés, cela pourrait soit amplifier, soit partiellement compenser l'impact des toitures.

"Ce n'est pas aussi simple que de peindre des toits en blanc et de rafraîchir une ville", explique Oleson.

La recherche a indiqué que certaines villes bénéficieraient plus que d'autres de toits blancs, en fonction de facteurs tels que l'emplacement et la conception de la ville. Parmi les facteurs à prendre en compte figurent :

• Densité du toit. Les villes où les toits sont serrés les uns contre les autres refroidiraient davantage.
• Construction. Les toits qui permettent à de grandes quantités de chaleur du soleil de pénétrer à l'intérieur d'un bâtiment (comme cela peut arriver avec des toits en métal et peu d'isolation) sont moins efficaces pour refroidir les températures extérieures lorsqu'ils sont peints en blanc.
• Emplacement. Les toits blancs ont tendance à avoir un impact plus important dans les climats relativement chauds qui reçoivent un fort ensoleillement toute l'année.

Bien que le modèle n'ait pas suffisamment de détails pour capturer les villes individuelles, il a montré le changement de température dans les grandes régions métropolitaines. La région de New York, par exemple, se rafraîchirait les après-midi d'été de près de 2 degrés Fahrenheit.

L'équipe d'étude a utilisé un nouveau modèle informatique, développé par Oleson et ses collègues, qui est conçu pour évaluer les impacts du changement climatique sur les populations urbaines et explorer les options pour contrer la hausse des températures.

Ce modèle de canyon urbain simule les changements de température dans les paysages urbains, en capturant des facteurs tels que l'influence des toits, des murs, des rues et des espaces verts sur les températures locales.

Oleson a réussi à relier le modèle de canyon urbain à une simulation informatique du climat mondial, le modèle de système climatique communautaire basé sur le NCAR, permettant ainsi aux chercheurs d'étudier les interactions entre le changement climatique mondial et les zones urbaines.

Le nouveau modèle n'a pas encore le pouvoir de reproduire l'architecture et la conception de villes spécifiques. Au lieu de cela, l'équipe de recherche a créé des abstractions de villes dans le modèle, en utilisant des classes de densité de population, de conception urbaine et de construction de bâtiments.

Oleson et ses collègues prévoient de continuer à affiner le modèle pour fournir plus d'informations aux décideurs politiques soucieux de protéger les populations urbaines contre les risques associés aux vagues de chaleur et à d'autres changements climatiques.

"Il est essentiel de comprendre comment le changement climatique affectera les zones urbaines vulnérables, qui abritent la plupart de la population mondiale", déclare Gordon Bonan, scientifique du NCAR, co-auteur de l'article.

La National Science Foundation (NSF) est une agence fédérale indépendante qui soutient la recherche fondamentale et l'éducation dans tous les domaines de la science et de l'ingénierie. Au cours de l'exercice (AF) 2010, son budget est d'environ 6,9 milliards de dollars. Les fonds de la NSF atteignent les 50 États par le biais de subventions à près de 2 000 universités et institutions. Chaque année, la NSF reçoit plus de 45 000 demandes de financement concurrentielles et décerne plus de 11 500 nouvelles subventions. NSF attribue également plus de 400 millions de dollars de contrats professionnels et de services chaque année.

Une équipe de construction peint un toit blanc au centre-ville de Washington, D.C.
Crédit et version agrandie

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