Microclimats urbains

L'activité humaine peut avoir un impact important sur le climat des zones locales. L'une d'entre elles est la création de grandes zones urbaines, avec une forte densité de structures créées par l'homme. La quantité de bâtiments, les couleurs et les matériaux utilisés, les usines et la présence d'un grand nombre de personnes peuvent affecter le climat, c'est-à-dire le comportement météorologique à long terme d'une zone, y compris des facteurs tels que la température, les précipitations, la qualité de l'air, la pression et les vents.

Température : Îlots de chaleur urbains

En raison de l'activité humaine, la température dans un microclimat urbain est plus élevée que dans les zones environnantes et que ce qu'elle devrait être normalement. Les zones urbaines sont considérées comme des îlots de chaleur urbains. Ce phénomène est particulièrement visible par temps calme, lorsque le centre-ville est plus chaud de plusieurs degrés que la campagne. Plusieurs raisons expliquent ce phénomène :

• Les matériaux de construction ne sont pas réfléchissants et absorbent donc plus de chaleur que les surfaces naturelles et peuvent l'emmagasiner
• Les revêtements routiers tels que le béton et le macadam ont une capacité thermique élevée, et leur couleur foncée signifie qu'ils absorbent beaucoup de chaleur pendant la journée, qui est libérée lentement pendant la nuit, ce qui augmente les températures nocturnes
• La présence d'usines et l'utilisation intensive de voitures dégagent beaucoup de chaleur
• Les usines émettent de la pollution et du smog, et un dôme de pollution se forme. Ce dôme permet à l'insolation à ondes courtes d'entrer, mais retient le rayonnement terrestre sortant à ondes plus longues, ce qui augmente la quantité de chaleur contenue

Pour ces raisons, la température en hiver dans les zones urbaines est en moyenne de 1 à 2 degrés Celsius plus élevée que dans les zones rurales. Les températures estivales moyennes sont en moyenne supérieures de 5 degrés Celsius à celles des zones rurales.

Pression atmosphérique et vents

Les îlots de chaleur urbains ont également un effet sur la pression atmosphérique et les vents. Lorsque l'air chaud s'élève au-dessus d'une zone urbaine, il aspire l'air de la zone environnante et crée une zone de basse pression localisée. Un gradient de pression se développe entre les zones rurales froides à haute pression et les zones urbaines plus chaudes, et les vents se développent pour égaliser ce gradient. Ces vents convergent vers les zones urbaines et peuvent amener la pollution des zones extérieures vers le centre-ville.

Les vents sont également influencés par l'environnement urbain - la disposition et la structure des bâtiments. Les grands bâtiments, en particulier, affectent la façon dont l'air se déplace dans la ville et réduisent la vitesse du vent. Les bâtiments de grande taille exercent également une traînée de frottement sur le mouvement de l'air, ce qui crée des turbulences qui modifient la direction et la vitesse du vent. Des gradients de pression s'établissent également entre les côtés au vent et sous le vent des bâtiments. Le côté au vent, celui qui fait face à la direction du vent, a tendance à avoir une pression élevée en raison de la poussée de l'air contre lui, et le côté sous le vent, celui qui est à l'opposé du vent, a une zone de basse pression. Il en résulte un fort gradient de pression localisé.

L'espacement des bâtiments a également un impact sur les vents. Des bâtiments proches les uns des autres créent plus de traînée de frottement, ce qui provoque des tourbillons entre eux. Les bâtiments peuvent également agir comme des canaux de vent, de sorte que le vent est plus fort et plus rapide. Par exemple, Chicago est surnommée la ville du vent en raison de son réseau de bâtiments qui créent des tunnels de vent.

Précipitations

Les précipitations sont également affectées par le microclimat urbain. Les précipitations sont plus importantes dans les zones urbaines que dans les zones rurales, de l'ordre de 10 à 15 %. Les jours de sécheresse y sont plus nombreux, mais les précipitations y sont plus abondantes lorsqu'il pleut. Cela s'explique par le fait que les surfaces en béton favorisent les courants de convection et la formation de nuages. En raison des températures plus élevées dans les îlots de chaleur urbains, la probabilité d'orages augmente de 25 % et le risque que la neige se transforme en neige fondue est plus élevé, ce qui réduit le nombre de jours de neige de 15 %. L'intensité, la fréquence et la durée des brouillards sont beaucoup plus importantes dans les zones urbaines, en particulier dans les conditions anticycloniques.

Qualité de l'air et couverture nuageuse

Les vents provenant des zones rurales peuvent apporter des polluants, et les températures plus élevées signifient qu'il y a plus de condensation et donc une couverture nuageuse jusqu'à 10 % plus fréquente. La pollution est également plus importante dans les zones urbaines, avec davantage de poussières provenant des carburants automobiles et de l'industrie. La couverture nuageuse peut également résulter du smog photochimique et de la fumée. La couverture nuageuse emprisonne alors davantage de chaleur, ce qui augmente encore la température.

Humidité

L'humidité est plus faible dans les zones urbaines, car les températures plus élevées permettent à l'air de contenir de plus grandes quantités de vapeur d'eau. Cependant, le manque de végétation et les nombreuses surfaces bétonnées réduisent l'évapotranspiration.