Étude du rôle de la végétation dans l'atténuation de la surchauffe urbaine

Ce travail s'intéresse au rôle joué par la végétation en ville d'un point de vue thermique, dans l'optique de comprendre de quelle manière les végétaux peuvent modérer la surchauffe urbaine. Les principales études expérimentales et les modèles utilisés pour décrire les effets de la végétation sur l'atténuation des îlots de chaleur urbains sont d'abord passés en revue. Nous nous concentrons ensuite sur deux phénomènes physiques qui ressortent de la littérature - celui de l'ombre au sol et de l'évapotranspiration - en tentant de formaliser leurs effets sur la réduction de chaleur sensible transférée à l'air et en cherchant à définir plus précisément la notion de rafraîchissement. Pour cela, nous nous appuyons sur les bilans énergétiques de surface couramment employés en météorologie urbaine à l'échelle de la ville ou du quartier pour les adapter à une échelle plus petite, qui est celle de l'arbre. Nous en proposons alors un modèle analytique simple, décomposant l'impact de l'arbre sur la température de l'air en trois contributions : le flux de chaleur sensible de l'arbre non-évaporant intrinsèque à sa géométrie (déductible du rayonnement absorbé par sa géométrie), la réduction du flux de chaleur sensible des feuilles due à leur transpiration, et la réduction du flux de chaleur sensible du sol due à son ombrage par la végétation. Le poids relatif de ces trois termes permet de déterminer si, pour des conditions environnementales données, l'arbre est en train de réchauffer l'air, de le refroidir de manière relative (par comparaison avec une situation urbaine où l'arbre serait absent) ou de le refroidir de manière absolue. Nous cherchons ensuite à estimer ces trois contributions. Pour la première, nous utilisons l'interface Helios afin de simuler les échanges radiatifs au sein d'une végétation dont la géométrie en 3D est représentée explicitement. Pour les deux suivantes, nous les mesurons au moyen d'un dispositif expérimental original, qui est un gridshell élastique en matériaux composites servant de support à des plantes grimpantes. Les enjeux de la conception et de la réalisation de ce type de structures sont exposés. Nous analysons ensuite les données recueillies afin d'apprécier les effets de l'évaporation et de l'ombrage procurées par ce prototype. Enfin, une analyse de cycle de vie de la structure végétalisée, visant à évaluer les impacts environnementaux potentiels causés par la réalisation de cet exemple de mobilier urbain, conclut le manuscrit.