20 février 2024

Microclimate Analysis, outil d’Intelligence Artificielle pour lutter contre les îlots de chaleur urbains

Grâce à un outil d’intelligence artificielle, qui analyse les données de microclimat en fonction des caractéristiques des espaces publics, la température pourrait devenir un indicateur de performance supplémentaire pour les villes.

Microclim a été créé pour répondre à un besoin essentiel : un indicateur de performance de la rue pour mesurer l’impact des projets de rénovation de l’espace public. L’objectif était de prouver que repenser les espaces publics permet de rendre les quartiers plus vivants et d’améliorer la qualité de vie des citoyens, notamment en réduisant les émissions de gaz à effet de serre grâce à la réduction des îlots de chaleur. Des améliorations significatives sont obtenues si les rues sont repensées comme des lieux partagés avec de meilleures opportunités pour les piétons.

Nous avons désormais accès à des logiciels et à des technologies innovantes qui peuvent nous aider à résoudre les problèmes liés au changement climatique à l’échelle urbaine.

• Qu’est-ce que l’analyse des microclimats ?

Les microclimats sont des climats à petite échelle que l’on trouve souvent dans les zones urbaines et qui peuvent avoir un impact important sur le confort des personnes qui y vivent et y travaillent. Les microclimats se forment lorsque la topographie naturelle, comme les arbres, les collines ou les vallées, se combine aux structures construites par l’homme pour piéger la chaleur à un niveau individuel. Par exemple, une rue urbaine bordée de grands immeubles peut devenir plus chaude que les rues avoisinantes qui en sont dépourvues, en raison de l’absence de circulation du vent. La chaleur piégée par tout le béton et le verre crée des températures plus élevées que nous appelons un « microclimat ».

• Comment cela fonctionne-t-il ?

L’analyse des microclimats utilise un logiciel de modélisation 3D pour analyser différents facteurs de l’aménagement urbain et leur relation avec les microclimats. Elle commence par examiner comment les schémas météorologiques changent lorsqu’ils traversent les villes. Ensuite, elle utilise des modèles mathématiques pour comprendre la relation entre la densité urbaine, la couverture végétale, la hauteur des bâtiments, les codes de zonage de l’utilisation des sols, les matériaux de construction et la perméabilité (la quantité d’air qui peut passer), ainsi que d’autres variables – toutes les données peuvent être facilement accessibles via des portails urbains open source comme Google Maps ou OpenStreetMap.

Aujourd’hui, ces facteurs sont calculés par des entreprises spécialisées qui traitent des quantités massives de données recueillies par des stations météorologiques au sol ou des satellites.

Il peut vous sembler étonnant qu’au XXIe siècle, nous n’ayons toujours aucun moyen de mesurer l’intensité et les caractéristiques des vagues de chaleur qui frappent notre ville chaque été. Pourtant, des calculs complexes sont nécessaires pour déterminer la chaleur ressentie à l’extérieur et le type de temps auquel nous pouvons nous attendre. Pour le savoir, les météorologues doivent tenir compte de plusieurs variables : température, humidité, précipitations, vitesse et direction du vent, température du sol et rayonnement solaire. Ils font appel à des entreprises spécialisées qui traitent des quantités massives de données recueillies par des stations météorologiques au sol ou des satellites.

Cette méthode n’est cependant pas toujours parfaite : ces facteurs sont calculés par des sociétés spécialisées qui traitent des quantités massives de données collectées par des stations météorologiques au sol ou des satellites. L’utilisation de ces stations n’est pas toujours précise. L’utilisation de satellites peut s’avérer coûteuse et imprécise (les conditions météorologiques ne peuvent être prédites avec précision à distance). La solution ? L’analyse du microclimat, un outil d’intelligence artificielle développé par des étudiants de la Faculté des arts et des sciences de l’Université Concordia ! Cet algorithme programmable permet d’obtenir des informations personnalisées sur le microclimat d’une région donnée, qui sont constamment mises à jour à partir de données en direct ! En plus d’améliorer les prévisions météorologiques, cet outil présente un autre avantage majeur : il est gratuit !

Ces informations sont cruciales pour réaménager les espaces publics avant la mise en œuvre d’un projet afin qu’ils soient aussi efficaces que possible.

Les îlots de chaleur urbains constituent un problème grave. Ils ont un effet sur la qualité de vie des citadins et peuvent même affecter la qualité de l’air. C’est pourquoi les villes s’efforcent de rafraîchir leurs bâtiments et leurs trottoirs en créant des espaces verts, en installant des brise-vent ou en peignant les toits en blanc.

Mais dans la plupart des cas – en raison de contraintes budgétaires ou de temps – les urbanistes ne disposent pas de toutes les informations dont ils ont besoin lorsqu’ils commencent à concevoir un projet qui contribuera à réduire les îlots de chaleur urbains. C’est là qu’intervient l’intelligence artificielle (IA). L’analyse microclimatique est un outil d’IA qui prédit l’impact de différents matériaux sur la température grâce aux valeurs d’isolation du bâtiment, aux valeurs de masse thermique, aux facteurs solaires, aux facteurs d’ombrage, etc.

L’analyse microclimatique permet aux concepteurs de prendre en compte autant de variables que possible sans se noyer dans les calculs : la quantité d’ombre qu’un bâtiment fournit contre le soleil ; la quantité de soleil qui l’atteint ; le type de matériau utilisé dans sa construction ; sa forme ; le matériau de couverture utilisé ; la présence ou non d’arbres autour ; la présence de fenêtres ou de portes qui pourraient être ouvertes pour laisser entrer des brises fraîches de l’extérieur (ou de l’air chaud de l’intérieur). Il simule l’impact de toutes ces variables dans le temps et calcule le matériau qui offrirait un confort optimal aux habitants en fonction de leurs besoins et de leurs préférences.

L’utilisation de cet outil à chaque étape de la planification rendrait les projets publics tellement plus efficaces pour réduire les îlots de chaleur urbains qu’ils ne le sont actuellement.