Toits blancs : stratégie prouvée pour réduire les îlots de chaleur urbains et atténuer le changement climatique

Peindre les toits des bâtiments en blanc a le potentiel de refroidir significativement les villes et d'aider à contrer le réchauffement climatique, selon une nouvelle étude.

Cette recherche par modélisation informatique est la première à simuler les impacts mondiaux des toits blancs sur les zones urbaines, offrant des preuves prometteuses pour le concept.

Menée par des scientifiques du National Center for Atmospheric Research (NCAR) à Boulder, Colorado, l'étude met en garde que plusieurs défis pratiques subsistent avant que les toits blancs ne deviennent un outil d'atténuation climatique largement adopté.

« Nos recherches démontrent que les toits blancs, du moins en théorie, peuvent être une méthode efficace pour réduire la chaleur urbaine », déclare Keith Oleson, scientifique NCAR et auteur principal. « La faisabilité réelle pour les villes d'adopter cette approche est encore à l'étude, mais l'idée mérite des recherches approfondies. »

Les résultats paraîtront cet hiver dans le journal Geophysical Research Letters de l'American Geophysical Union (AGU).

Le travail a été financé par la National Science Foundation (NSF), sponsor du NCAR. « La recherche sur l'atténuation du changement climatique est un sujet extrêmement important », dit Steve Nelson, directeur de programme NSF. « Qu'il s'agisse de toits blancs ou d'autres sujets d'atténuation, il est essentiel de considérer les nombreux rétroactions et complexités qui rendent cette recherche ardue. »

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

Routes en asphalte, toits en bitume et autres surfaces artificielles absorbent la chaleur solaire, créant un îlot de chaleur urbain qui peut élever les températures de 2 à 5 °F (1 à 3 °C) ou plus par rapport aux zones rurales.

Les toits blancs refléchissent une partie de cette chaleur vers l'espace, analogue à porter une chemise blanche par jour ensoleillé.

L'équipe de recherche a développé un nouveau modèle informatique pour quantifier le rayonnement solaire absorbé ou réfléchi par les surfaces urbaines.

Des simulations — représentant des versions idéalisées de villes dans le monde — montrent que peindre tous les toits en blanc pourrait réduire l'effet d'îlot de chaleur urbain jusqu'à 33 %, refroidissant les villes de 0,7 °F en moyenne, surtout en journée et en été.

Les auteurs soulignent qu'il s'agit d'un scénario hypothétique ; les toits réels d'une ville peuvent ne pas être entièrement peints ou s'assombrir avec le temps par la poussière et l'altération.

Les toits blancs abaissent aussi les températures intérieures, réduisant potentiellement l'énergie nécessaire au chauffage ou à la climatisation. Selon le climat local, cela peut amplifier ou partiellement compenser le bénéfice de refroidissement.

« Ce n'est pas aussi simple que de peindre les toits en blanc et refroidir instantanément une ville », précise Oleson.

L'étude indique que les bénéfices varient selon les caractéristiques urbaines : densité de toits, construction des bâtiments, climat. Par exemple, des toits densément regroupés offrent un meilleur refroidissement ; les toits peu isolés transmettent plus de chaleur à l'intérieur, diminuant le refroidissement externe ; et les toits blancs ont un effet plus marqué dans les régions chaudes et ensoleillées.

Le modèle prédit que la région métropolitaine de New York pourrait voir une chute de près de 2 °F les après-midis d'été.

Le modèle de canyon urbain simule les changements de température dans les paysages citadins, capturant l'influence des toits, murs, rues et espaces verts sur les microclimats locaux.

Oleson a couplé le modèle de canyon urbain au Community Climate System Model basé au NCAR, permettant d'étudier les impacts du changement climatique global sur les zones urbaines.

Bien que le modèle ne puisse pas reproduire l'architecture exacte de chaque ville, il utilise des abstractions basées sur la densité de population, le design urbain et la construction des bâtiments.

Oleson et ses collègues prévoient d'affiner le modèle pour fournir aux décideurs des données actionnables sur la protection des populations urbaines contre les vagues de chaleur et autres risques climatiques.

« Comprendre comment le changement climatique affectera les zones urbaines vulnérables, qui abritent la majeure partie de la population mondiale, est critique », affirme Gordon Bonan, scientifique NCAR et co-auteur.

La National Science Foundation (NSF) est une agence fédérale indépendante soutenant la recherche fondamentale et l'éducation dans tous les domaines des sciences et de l'ingénierie. En année fiscale (FY) 2010, son budget est d'environ 6,9 milliards $. Les financements NSF atteignent les 50 États via des subventions à près de 2 000 universités et institutions. Chaque année, la NSF reçoit plus de 45 000 demandes compétitives de financement et en accorde plus de 11 500 nouvelles. La NSF attribue aussi plus de 400 millions $ en contrats de services et professionnels annuellement.

Une équipe de construction peint un toit blanc dans le centre de Washington, D.C.
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