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Accueil Tous les numéros Volume 20 (2023) Climatologie, 20 (2023) 5 Full HTML
Numéro
Climatologie
Volume 20, 2023
Changement climatique : les territoires acteurs des trajectoires d’adaptation et de transition écologique
Numéro d'article 5
Nombre de pages 16
DOI https://doi.org/10.1051/climat/202320005
Publié en ligne 24 octobre 2023

© M. Ghribi et S. Dahech, hosted by EDP Sciences 2023

Licence Creative CommonsThis is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License CC-BY-NC (https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0), which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, except for commercial purposes, provided the original work is properly cited.

Introduction

Les dernières années sont marquées essentiellement par l’augmentation spectaculaire des températures estivales et la récurrence des épisodes de fortes chaleurs (Dahech, 2009; Daoud et Dahech, 2012; Stocker et al., 2013; Dahech et Ghribi, 2015; Levermore et al., 2018). En effet, à l’échelle de la planète, les changements climatiques récents ont sensiblement aggravé le réchauffement contemporain, et les trois dernières années ont enregistré des records thermiques jamais atteints (GIEC, 2021). En outre, suite à l’augmentation incessante de la population urbaine et la croissance accrue du besoin en logement et services, les villes sont devenues davantage denses et étalées (Jusuf et al., 2007; Rajagopalan et al., 2014), ce qui a engendré des modifications sensibles de leur climat. Cela se manifeste particulièrement par l’installation systématique, pendant les nuits claires et calmes, d’un îlot de chaleur urbain (ICU) au-dessus des surfaces les plus densément construites par rapport aux secteurs moins denses dans l’agglomération et la périphérie rurale (Oke, 1973; Djen, 1992; Dahech, 2007; Grimmond, 2007; Fujibe, 2011; Dubreuil et al., 2011; Roth, 2012; Dahech, 2013; Ghribi et Dahech, 2020). Certainement, cette chaleur excédentaire n’est pas sans incidences sur le confort thermique des citadins (Zander et al., 2018). Elle pourrait doubler voire tripler la consommation en énergie dédiée au rafraichissement (Tzoulas et al., 2007; Ichinose et al., 2008; Rizwan et al., 2008; Fujita et Hirano, 2012; Dahech, 2012; Santamouris et al., 2014; Santamouris et al., 2015, Dahech et Ghribi, 2018, Li et al., 2019). Le contexte climatique actuel, distingué par une extension de la saison chaude et une intensification du réchauffement estival, fait que la chaleur est devenue un aléa climatique menaçant la population, notamment celle des quartiers pauvres. Ces derniers sont à la fois denses et manquent de moyens d’adaptation (Zander et al., 2018).

En dehors du changement climatique global et de l’effet de l’ICU à l’échelle locale, l’advection de l’air chaud (à l’échelle régionale) aggrave l’inconfort thermique. La circulation atmosphérique méridienne est la cause principale des canicules. Les trois derniers étés ont été marqués par une fréquence accrue de ce type de circulation en Méditerranée, occasionnant des vagues de chaleurs sans précédent en 2021 et 2022. Ce fut le cas à Sfax (600 000 habitants, au centre-est tunisien). En été, pendant les canicules, l’agglomération de Sfax enregistre l’ICU le plus intense. En effet, l’écart thermique moyen de 5°C calculé entre la partie centrale, la plus dense de l’agglomération, et les secteurs périurbains les plus dégagés, peut atteindre jusqu’à 7°C, par temps très chaud (Ghribi et Dahech, 2020; Ghribi et Dahech, 2023). Dans cette optique, ces écarts significatifs au niveau des températures de l’air calculés d’après des mesures mobiles réalisées par des capteurs thermo-hygrométriques fiables montrent que pendant les périodes de fortes chaleurs, assez fréquentes à Sfax, les températures ressenties au centre-ville sont jusqu’à 15°C plus chaudes que celles observées dans les zones périurbaines plus dégagées, assez végétalisées et ventilées. On notera par exemple un Heat Index de l’ordre de 42°C enregistré vers minuit au centre- ville par temps très chaud, le 3 août 2020 (Dahech, 2014; Ghribi, 2021; Ghribi et Dahech, 2023). Ces contrastes thermiques expliquent en grande partie la forte pression sur la climatisation électrique en été, essentiellement dans les zones les plus densément construites (Santamouris, 2015; Ghribi et Dahech, 2023). Par conséquent, une surconsommation énergétique est enregistrée en été par rapport au printemps (Hirano et Fujita, 2012; Huang et al., 2016; Cui et al., 2017; Priyanka et al., 2021; Ghribi et Dahech, 2023), dans le centre de l’agglomération et les quartiers denses qui correspondent à des îlots d’inconfort thermique (Amorim, 2005; Gartland et De Calor, 2010; Xiaofang et al., 2012; Dahech, 2012; Dahech et Ghribi, 2015; Dahech et Ghribi, 2018; Ghribi et al., 2019; Ghribi, 2021).

Par ailleurs, le risque de forte chaleur en ville peut être sensiblement atténué en adoptant des stratégies de lutte contre les îlots de chaleur urbains, essentiellement des aménagements plus adaptés aux spécificités climatiques, complexes, de la ville (Colombert, 2008; Colombert et al., 2012; Ren et al., 2012; Zhang et al., 2014; Akbari et al., 2015; Broadbent et al., 2018). Dans cette optique, la végétation apporte de nombreux bénéfices environnementaux (Redon, 2017), en produisant le dioxygène (O2) essentiel à la respiration des êtres hétérotrophes. Elle stocke le carbone provenant du dioxyde de carbone (CO2) par photosynthèse et minimise, par le fait, la concentration des gaz à effet de serre (GES) qui contribuent sensiblement aux changements climatiques actuels (Nowak et Crane, 2002; Redon, 2017). En plus de son rôle de séquestration des polluants, d’isolation acoustique et de projections de l’ombre, la végétation peut jouer un rôle capital dans la lutte contre les îlots de chaleur (Pauleit et Duhme, 2000; Abo Elata, 2017; Aram et al., 2019; Zhou et al., 2019; Masoudi et al., 2021). Par ailleurs, l’introduction du végétal dans les milieux urbains peut être extrêmement efficiente dans la diminution des facteurs de stress, notamment celui lié à l’augmentation des températures (Grahn et Stigsdotter, 2003; Charfi et al., 2014; Sugawara et al., 2021; Le Mentec, 2022).

Dans ce contexte, le présent travail vise à mettre en exergue le rôle crucial des espaces verts, rares, à Sfax, dans l’atténuation des effets de l’îlot de chaleur. Le potentiel de rafraichissement des espaces verts, essentiellement dans les parties péricentrales et centrales, les plus surchauffées de l’agglomération, fait l’objet de cette étude expérimentale, fondée sur plusieurs investigations, visant à quantifier, pendant la saison chaude, le rafraichissement et l’amélioration du confort thermique créés par les zones vertes au centre de l’agglomération. L’objectif est de démontrer, selon des expérimentations scientifiques, la place capitale que la végétation dans les futurs plans de développement pour la ville de Sfax pour le bien de l’Homme, l’environnement et évidemment, l’économie. De plus, la réinsertion de la nature, essentiellement la verdure, peut être une des stratégies les plus opérantes pour rendre la ville plus durable et viable.

Pour répondre à ces différents questionnements des mesures fixes, itinérantes et semi-itinérantes sont réalisées, en adoptant des approches fondées sur les échelles emboitées (Blanc-Pamard, 2005), dans l’agglomération.

1. Méthodes et données

Afin d’étudier l’évolution spatiotemporelle des températures de l’air et essentiellement les spécificités locales de l’îlot de chaleur dans l’agglomération de Sfax, quatre campagnes de mesures mobiles (sans arrêt) répétées sont réalisées la nuit du 24 juin 2020, entre 22 h et 4 h du matin sur la route de Lafrane (transect A; figure 1C). Un autre transect (B) est réalisé sur la radiale de l’aéroport, bordé par endroit de secteurs densément végétalisés, à 5 km du centre, le 24 juin 2020 vers 2 h, heure locale (figure 1D).

thumbnail Figure 1

A) Localisation du gouvernorat de Sfax au centre-est de la Tunisie; B) Localisation de l’agglomération de Sfax; C) Localisation des transects A et B au nord-ouest et à l’ouest du centre-ville; D) Localisation des transects C, D et E dans la partie centrale de l’agglomération de Sfax. Fond: image Google Maps 2021 et 2022.A) Location of the governorate of Sfax in the center-east of Tunisia; B) Location of the agglomeration of Sfax; C) Location of transects A and B northwest and west of the city center; D) Location of transects C, D and E in the central part of the Sfax agglomeration. Background: Google Maps 2021 and 2022 image.

Les mesures thermohygrométriques itinérantes réalisées le 14 juillet 2020 le long du transect sinueux (C), long d’environ 8km, entre le quartier péricentral El Bahri et le secteur central Sfax El Jadida, avaient pour objectif l’étude de l’impact des espaces verts sur les températures ressenties selon l’indice de chaleur Heat Index, développé par la NOAA (1985), fondé sur la température de l’air et l’humidité (HI). Les valeurs de cet indice sont calculées en utilisant un calculateur automatique disponible sur : https://www.calculator.net/heat-index-calculator.html?airtempérature=25&airtempératureunit=celsius&humidity=88&ctype=1&x=98&y=12.

En outre, pour montrer les répercussions thermiques du parc Taparura sur les secteurs urbains avoisinants, trois campagnes de mesures mobiles (transect D) sont réalisées les 16 août 2021, 29 août 2022 et 3 octobre 2022, vers minuit entre la plage du casino, côtoyant le parc, et l’extrémité du quartier Bourguiba, au nord-est du centre-ville (figure 1D). Les transects A, B, C et D sont opérés en voiture roulant à une vitesse moyenne de 35 km/h. Cette vitesse a été nécessaire pour parcourir la zone étudiée pendant un laps de temps relativement court permettant d’éviter la variation temporelle des températures entre le point de départ et celui d’arrivée. De plus, par temps calme, cette vitesse est nécessaire pour ventiler la sonde placée au niveau du rétroviseur du côté du passager. Il est à noter que des expériences répétées, menées par notre équipe dans le cadre de plusieurs travaux, ont montré que les températures, la nuit par temps calme, baissent de 0,1°C uniquement quand la vitesse du véhicule passe de 20 à 50 km/h. La vitesse retenue est proche à celle recommandée par plusieurs travaux, soit 30 km/h (Cardoso et al., 2017; Gyasi-Addo et Bennadji, 2020; Zeynali et al., 2023). En complément, afin de quantifier l’impact de la végétation, entre autres les espaces verts, sur les températures au centre-ville, des mesures semi-itinérantes sont réalisées en marchant le long de 2 km, les 7 et 14 juillet 2020 vers 1 h du matin sur le transect E (figure 1D). Cette technique correspond à une mesure fixe mais épisodique durant une minute par point, tout en ventilant la sonde; un laps de temps jugé suffisant pour obtenir une mesure fiable.

Ces campagnes sont réalisées par un capteur thermo-hygrométrique de type Testo 665 dont la précision et la résolution sont respectivement de 0,2°C et 0,1°C. L’avantage de ce capteur, en plus de sa fiabilité, est la réponse rapide de l’ordre de quelques secondes. De plus, deux stations météorologiques fixes de type ‘Davis’ ont été installées du 19 juillet au 2 août 2021 et du 13 juillet au 4 octobre 2022 (périodes dominées par des situations radiatives) au centre-ville et au parc urbain Taparura, côtoyant le premier, pour étudier la différence de température entre cette zone densément végétalisée et les zones urbanisées. Cette station météorologique de type Vantage Pro2 mesure et enregistre la température et l’humidité de l’air, le vent, la pression atmosphérique et les précipitations. Dans cette étude, nous n’avons exploité que les trois premiers paramètres; leurs résolutions et précisions sont respectivement de l’ordre de 0,1 et 0,5°C pour les températures, 1 et 1% pour l’humidité relative, 0,1 m/s et 5% pour la vitesse du vent et de 1 à 7° pour sa direction selon le constructeur. Un pas de temps de 30 minutes a été retenu, jugé suffisant pour cerner les particularités thermiques du parc par rapport au centre-ville et l’aéroport qui abrite la station météorologique synoptique conventionnelle, gérée par l’Institut National de la Météorologie (INM).

2. Spécificités locales de l’ICU à Sfax : évolution spatiotemporelle des températures de l’air

Les mesures mobiles réalisées sur la radiale de Lafrane, située au nord-ouest du centre de l’agglomération de Sfax (transect A, figure 1), la nuit du 24 juin 2020, à quatre reprises, entre 22 h et 1 h du matin, avaient pour objectif d’étudier les spécificités locales de l’ICU et l’évolution spatiotemporelle des températures de l’air. Les résultats obtenus par les quatre campagnes indiquent l’installation d’un ICU au -dessus des surfaces centrales de la ville (figure 2). L’intensité de cet ICU augmente à partir de minuit et particulièrement vers 2 h du matin. À ce moment, le contraste thermique le plus significatif entre le centre-ville et les surfaces périurbaines les plus dégagées est mesuré. En effet, cet écart est passé de 3,3°C vers 22 h à 4°C à minuit, pour atteindre 5,5°C à 2 h et 5°C vers 4 h du matin (figure 2). En fait, l’infrarouge thermique émis par les surfaces centrales artificialisées et thermiquement inertes atteint son apogée vers 2 h du matin, soit environ 7 heures après le coucher du soleil pendant que la brise de terre, assez active dans les zones périurbaines bordant la campagne, favorise le refroidissement nocturne.

thumbnail Figure 2

Évolution spatiotemporelle des températures de l’air en phase nocturne dans l’agglomération de Sfax : d’après les mesures itinérantes effectuées la nuit du 24 juin 2020 entre 22h et 4h du matin (heure locale), le long du transect A (cf. figure 1) : (A) partie centrale, bâti très dense, (B) zone moins dense et (C) zone périphérique dégagée. Fond: image Google Maps 2021. Spatiotemporal evolution of air temperatures in the night phase in the agglomeration of Sfax: according to mobile survey carried out on the night of June 24, 2020 between 10 p.m. and 4 a.m. (local time), along transect A (cf. figure 1 ): (A) central part, very dense built-up area, (B) less dense area and (C) cleared peripheral area. Background: Google Maps 2021 image.

Dans cette optique, en étudiant l’évolution spatiotemporelle des températures de l’air dans l’agglomération de Sfax en phase nocturne, d’après les mesures répétées entre 22 h et 4 h du matin, nous constatons un refroidissement assez accéléré dans les zones périurbaines en comparaison avec les endroits périphériques assez denses, notamment le centre-ville densément bâti (figure 2). En effet, dans les champs, en périphérie rurale de la ville (point C; figures 2 et 3), une baisse d’environ 5°C a été observée entre les températures de l’air à 22 h et celles mesurées vers 4 h du matin (heure locale). Cette diminution est plus modérée dans les zones plus denses où la baisse des températures pendant ce laps de temps ne dépasse pas 2,8°C dans la zone centrale (point A; figures 2 et 3). Cela s’explique au centre-ville par la faible ventilation et le fait que les matériaux thermo-conductibles libèrent très lentement les grandes quantités d’énergie stockées le jour. La restitution de ces quantités de chaleur en phase nocturne demande beaucoup plus de temps qu’aux surfaces périurbaines, peu inertes (Dahech et Beltrando, 2007; Ghribi et Dahech, 2020; Ghribi, 2021). Par ailleurs, dans la zone centrale, nous relevons un cumul important de la chaleur anthropogénique dissipée, par exemple, par les climatiseurs, couramment sollicités en été (Ghribi et Dahech, 2020; Ghribi, 2021). Néanmoins, la présence de végétation dans les espaces périurbains favorise la ventilation naturelle et humidifie l’air par la transpiration foliaire, ce qui pourrait radoucir sensiblement les températures de l’air au-dessus de ces surfaces. En effet, dans la zone périurbaine, la végétation utilise une grande partie du rayonnement solaire reçu le jour dans la transpiration foliaire, les activités photosynthétiques et l’évapotranspiration via la chaleur latente (Luquet, 2002; Ghribi et Dahech, 2020). Cela explique les baisses sensibles des températures tout en passant du côté des parcelles verdoyantes bordant les radiales notamment dans les banlieues (Ghribi et Dahech, 2020).

thumbnail Figure 3

Trois sites de référence, évoqués dans la figure 2 : A) zone centrale dense avec des bâtiments verticaux et volumineux; B) zone pavillonnaire assez dense; C) espace périurbain dégagé. Fond : Google Maps, 2021. Clichés : Ghribi, septembre 2021. Three reference sites, shown in Figure 2 : A) dense central area with vertical and bulky buildings; B) fairly dense residential area; C) cleared peri-urban space. Background: Google Maps, 2021. Photos: Ghribi, September 2021.

Par ailleurs, en comparaison avec les premiers travaux menés à Sfax en 2003, les températures mesurées au niveau du transect A sont devenues plus homogènes le long de la radiale de Lafrane jusqu’à 7 km du centre à cause de l’évolution verticale des bâtiments et de la densification du bâti (Ghribi et Dahech, 2020). Les contrastes thermiques observés entre la partie centrale de l’agglomération et les secteurs périphériques, davantage densifiés notamment au bord de la radiale, sont devenus moins significatifs voire négligeables. En fait, les écarts entre les points relevés en plein centre-ville et ceux mesurés à 7 km du centre dans la zone pavillonnaire ne dépasse pas 1,5°C aujourd’hui alors qu’ils atteignent 3°C en 2006 (Dahech, 2007; figure 2). Ceci indique le fort impact de l’urbanisation sur les températures, essentiellement la verticalisation accrue et la transformation de plusieurs villas en immeubles de 4 à 8 étages, notamment durant les dernières années.

Avec le morcellement des propriétés dans la zone résidentielle, appelée jadis la zone des « jnens » (vergers jardins), les surfaces imperméables se sont étendues aux dépens des terrains végétalisés. Actuellement, environ 90 immeubles récemment construits (dernière décennies), sont recensés au bord de la route de Lafrane (Ghribi et Dahech, 2020).

3. Impact des espaces verts sur les températures de l’air mesurées à 2 m du sol dans les secteurs centraux et péricentraux de l’agglomération

3.1. Variations spatiales des températures de l’air entre le centre-ville et les zones péricentrales

En plus des contrastes thermiques entre le centre- ville et les zones périurbaines, des variations assez significatives sont observées dans les parties centrales et péricentrales densément bâties, au-dessus desquelles l’ICU s’installe systématiquement. Ces variations sont essentiellement imputables à la présence des espaces végétalisés.

Le transect B (route de l’aéroport, figures 1 et 4) représente la radiale la plus végétalisée relativement. Si nous retenons le centre-ville européen (point B1, figure 4) comme site de référence urbaine, la baisse la plus significative est observée au niveau du point B21. Il correspond au pont édifié au-dessus d’Oued el Maou située à 5 km à l’ouest du centre-ville, densément végétalisé au niveau duquel les chutes de températures enregistrées par rapport au centre-ville (point B1, figure 4) et le secteur bâti environnant (point B18, figure 4) sont respectivement de l’ordre de 4,2 et 2,5°C vers 2 h du matin (figure 4).

thumbnail Figure 4

Evolution des températures de l’air en phase nocturne dans l’agglomération de Sfax : d’après les mesures mobiles réalisées le 24 juin 2020 vers 2 h (heure locale), le long du transect de l’aéroport (transect B sur la figure 1; fond : image Google Maps 2021).Evolution of air temperatures during the night phase in the agglomeration of Sfax: according to the mobile measurements taken on June 24, 2020 around 2 a.m. (local time), along the airport transect (transect B in figure 1 ).

Ces surfaces densément arborisées, occupant une zone vallonnée où stagne l’air moins chaud, se refroidissent assez rapidement la nuit et rafraichissent la mince couche d’air la plus proche de la surface, ce qui se manifeste par des chutes de températures au-dessus de ces secteurs (Avila, 2004). De même, en se dirigeant des secteurs péricentraux (environ 5 km du centre) vers le centre de l’agglomération (point B1, figure 4) des baisses sensibles de plus de 2°C sont observées au niveau de l’Institut Supérieur du Sport et de l’Éducation Physique de Sfax (ISEPS) (point B14, figure 5D). Le point B14 est relativement frais car il est proche d’une zone fortement arborisée (ISEPS) et un terrain de sport occupant une superficie d’environ 1 hectare (figure 5D). La même diminution (-2°C par rapport au centre) est enregistrée en passant par la ceinture « Bourguiba » traversant les bras densément arborisés d’Oued Rmal (point B11, figure 4).

thumbnail Figure 5

Localisation des sites frais dans la partie centrale (A) Club Alya, (B) terrain dégagé, (C) mécanisme de ventilation naturelle dans ces endroits frais et (D) localisation des points de mesure B14 et B15 sur le transect B. Fond : Google Maps, 2021. Clichés Ghribi, septembre 2021.Location of cool sites in the central part (A) Club Alya, (B) open ground, (C) natural ventilation mechanism in these cool places and (D) location of measurement points B14 and B15 on transect B. Background: Google Maps, 2021. Ghribi photos, September 2021.

Des diminutions assez significatives, par rapport aux valeurs mesurées au centre-ville (point B1, figure 5), sont également observées à proximité des espaces verts jouxtant le centre-ville. En effet, une baisse de 2°C est mesurée du côté de Club Alya (point B8, figure 4). Ce dernier, assez végétalisé (figure 5A), est implanté en face d’un vaste terrain faiblement végétalisé occupant la zone inter-radiale (figure 5B), situé à 1,5 km du centre, entre les radiales de Sokra et l’aéroport favorisant la canalisation et la circulation des masses d’air frais, qui proviennent principalement des bras densément arborisés d’oued Rmal situé à proximité (figure 5C).

De même, une diminution de l’ordre de 1,5°C est enregistrée au niveau du parc urbain « Touta » situé au centre-ville (point B6, figure 4).

3.2. Impact de la végétation sur la sensation de chaleur dans la partie centrale selon l’indice Heat Index

D’après les mesures thermo-hygrométriques effectuées le 14 juillet 2020 entre le centre-ville et le quartier péricentral « El Habib », les températures ressenties HI les plus élevées sont observées au niveau des quartiers centraux « Sfax El Jadida » et « Pic Ville » entre les points C1 et C5 (figure 6). En s’éloignant du centre vers les zones péricentrales, des baisses sensibles des valeurs de températures sont enregistrées au niveau des espaces verts, essentiellement le parc « Touta » et les secteurs arborisés bordant la radiale de l’aéroport. En effet, une différence de 6°C existe entre la valeur calculée au niveau du point C3, jouxtant la Médina en plein centre-ville, et celles à côté du parc « Touta » (points C7, C8, C9 et C10, figure 6) et à proximité des secteurs fortement végétalisés couvrant les bras d’oued Rmal côtoyant la route de l’aéroport (du point C16 au point C21, figure 6). À une échelle plus fine, la hausse d’environ 6°C de l’indice HI observée entre les points adjacents C11, relevé à côté du « Touta » et C12 mesuré au niveau d’un segment bordé par deux rangées denses, indique la forte sensibilité des températures au changement de site (Charfi et Dahech, 2018; Ghribi et Dahech, 2020). De plus, ces différences prouvent le fort potentiel de rafraichissement de la végétation dans les milieux urbains, notamment ceux les plus denses. Par ailleurs, à l’échelle des surfaces densément construites, l’écart de plus de 3°C mesuré entre « Sfax El Jadida » (point C1) et les quartiers « Ennour » (points C22, C23, C24) et « El Bahri » (points C19 et C20) s’explique par le fait que les bâtiments verticaux et volumineux caractérisant les quartiers centraux, augmentent sensiblement les températures de l’air; donc évidement la chaleur ressentie dans ces sites, malgré l’encaissement des rues canyons à faible skyview factor qui peut limiter le réchauffement par rayonnement direct.

thumbnail Figure 6

Températures ressenties (Heat Index) calculées d’après des mesures thermo-hygrométriques réalisées le long du transect C, zone située entre le centre- ville (Nasria) et Cité El Bahri, les 14 juillet 2020 et 29 août 2022 vers 1 h du matin (heure locale); fond : image Google Earth 2022.Apparent temperatures (Heat Index) calculated from thermo-hygrometric measurements taken along transect C, area located between the city center (Nasria) and Cité El Bahri, on July 14, 2020 and August 29, 2022 around 1 am (local hour); background: Google Earth 2022 image.

Finalement, au niveau des quartiers péricentraux, la baisse significative des indices HI observés au niveau des points C25 et C26 se justifie par la présence d’un terrain végétalisé, situé entre le siège du SAMU (cité Ennour) et la Faculté des Lettres et des Sciences Humaines (FLSH) (figure 6). Ce terrain dégagé occupe une petite dépression accumulant l’air frais venant continuellement d’oued El Maou densément végétalisé (figure 6) (Ghribi et Dahech, 2020).

4. Les parcs urbains à Sfax, des îlots de fraîcheur ? Le cas du parc Taparura

Avant 2012, les espaces verts ne représentent que 1% de la superficie totale du centre-ville soit environ 26 ha (Daoud et Dahech, 2012). La douceur que procurent les espaces verts en milieu urbain est incontestable. La nuit, le jardin public à Sfax (Touta), plus frais de 2°C par rapport aux quartiers denses qui l’entourent, dégage une brise de parc rafraichissant son environnement immédiat (Dahech, 2009). Dahech et Ghribi (2018) ont montré également, à travers la thermographie de surface (image ASTER- TIR, 90 m de résolution), que le parc Taparura enregistre une baisse de 4°C par rapport aux surfaces minéralisées du centre-ville. Néanmoins, à 2 m de la surface, cette fraicheur disparait au bout de quelques dizaines de mètres en s’éloignant de cet espace vert.

Le projet de dépollution et d’aménagement du littoral nord de Sfax, connu sous l’appellation du projet « Taparura » a permis d’implanter, depuis l’été 2012, un espace vert couvrant environ 55 ha pour substituer au terril de phosphogypse de la société de traitement des phosphates NPK. Le parc, arrosé régulièrement par la technique goutte à goutte, est à 500 mètres de la mer et environ 200 m du quartier européen du centre-ville et de la gare ferroviaire.

D’après les mesures fixes et itinérantes réalisées au centre-ville et au niveau du parc urbain Taparura, des baisses significatives de la température sont enregistrées au niveau du parc et des espaces végétalisés situés dans la partie centrale. En effet, le cycle quotidien calculé à partir des enregistrements continus des températures sur une période de 15 jours, du 19 juillet au 2 août 2021 dans les trois sites précités, indique que les températures de l’air, mesurées à 2 m du sol, sont sensiblement moins élevées au niveau du parc Taparura, notamment en phase nocturne (figure 7).

thumbnail Figure 7

Cycle quotidien moyen des températures de l’air calculé d’après les enregistrements de 3 stations fixes (2 stations « Davis » et la station de l’IMN placée à l’aéroport de Sfax-Thyna) du 19 juillet au 2 août 2021 (A) et du 13 juillet au 4 octobre 2022 (B) (période dominée par des situations radiatives, 95%).Average daily cycle of air temperatures recorded by 3 weather stations (2 “Davis” and the IMN station located at Sfax-Thyna airport) from July 19 to August 2, 2021 (A) and from July 13 to October 4, 2022 (B) (period dominated by radiative situations, 95%).

En effet, la station installée, à environ 800 m du trait de côte, au parc, jouxtant le centre-ville de Sfax, enregistre les températures les moins élevées durant toute la journée et pendant une bonne partie de la nuit. Pendant la journée, le parc Taparura assez ventilé, au niveau duquel la brise de mer est très active (5 m/s au parc contre 3 m/s au centre-ville), enregistre les températures les moins élevées (figure7). En phase nocturne, par rapport au centre- ville, situé juste à côté du parc, les valeurs de températures mesurées dans le parc sont systématiquement plus basses. Vers 5 h du matin, un écart thermique de plus de 2°C est calculé entre les deux sites adjacents (figure 7A).

Pendant la nuit, la proximité de la mer et du centre-ville ralentit le refroidissement dans le parc densément végétalisé et irrigué, ce qui fait qu’en fin de nuit, les températures enregistrées à l’aéroport (à 6 km de la mer) (figure 1C) sont légèrement plus basses que celles observées à Taparura. Par ailleurs, si le parc avait été implanté dans un site un peu plus continental, les températures enregistrées pourraient être significativement plus fraîches et l’écart par rapport aux surfaces densément bâties au centre devrait être plus important.

La campagne de mesure menée du 13 juillet au 4 octobre 2022 confirme les résultats acquis pendant la campagne de 2021 en ce qui concerne l’écart thermique entre le parc Taparura et l’aérodrome Sfax-Thyna (figure 7B). En phase nocturne, l’espace vert étudié, situé immédiatement à côté du centre- ville, enregistre des températures comparables à un site dégagé situé à 6 km du centre-ville. De plus, par rapport aux milieux adjacents densément construits, essentiellement les quartiers denses Beb Bhar et Bourguiba, le parc Taparura correspond à un îlot de fraicheur (figure 8). Selon les mesures mobiles effectuées les 16 août 2021 et 3 octobre 2022 vers minuit autour du parc, en se dirigeant de la plage du casino (point D1, figure 8) vers l’extrémité du quartier Bourguiba au nord-est (point D25, figure 8), en passant par le parc et le quartier central Beb Bhar, une baisse moyenne d’environ 2,5°C est observée autour du parc densément végétalisé (D6 et D7, figure 8A); en comparaison avec les valeurs enregistrées au bord de la mer (D1 et D2, figure 8) et celles relevées au niveau des secteurs densément bâtis (points D11 et D21, figure 8A).

thumbnail Figure 8

Températures de l’air mesurées d’après trois campagnes de mesures itinérantes effectuées les 16 août 2020 et 3 octobre 2022 vers minuit (A) et le 29 août 2022 (B) entre la place du Casino (D11) et le quartier Bourguiba, jouxtant le centre-ville (D25) et zoom sur le point D6 recevant la brise de parc (C). Fond : Google Maps 2022.Air temperatures measured according to three itinerant measurement campaigns carried out on August 16, 2020 and October 03, 2022 around midnight (A) and August 29, 2022 (B) between Place du Casino (D11) and the Bourguiba district, adjoining the city center (D25) and zoom on point D6 dreaming of the park breeze (C). Background: Google Maps 2022.

En fait, cette baisse significative, allant jusqu’à 3°C, enregistrée au point D6 le plus proche au du parc, est essentiellement imputable à la proximité du parc Taparura. Ce dernier occupe 55 hectares végétalisés et souvent irrigués, ce qui peut créer des écoulements d’air (figure 8C). La brise déclenchée par le parc est canalisée, au niveau du point D6, par un bâtiment volumineux, augmentant localement la vitesse de la brise et engendrant une baisse des températures. D’après les mesures effectuées le 29 août 2022 (figure 8B), la brise diverge du parc vers les surfaces densément bâties environnantes. Ainsi, au nord-ouest du parc, une baisse d’environ 2°C est observée au niveau du point D13 situé à environ 700 mètres du périmètre végétalisé et drainé par une brise venant du sud (figure 8B). De ce fait, la fraîcheur produite par le parc peut radoucir sensiblement les températures jusqu’à 500 m du parc et améliorer le confort thermique. Les stations météorologiques fixes implantées dans le parc, offrant des données sur plusieurs mois, confirment la présence d’une brise de parc, dont la vitesse ne dépasse pas 2 m/s.

Au centre-ville, un peu loin du parc, des mesures semi-itinérantes (un parcours piéton) ont été réalisées, par temps radiatif, les 7 et 14 juillet 2021, pour montrer la répartition des températures à une échelle plus fine. Des variations significatives sont relevées dans un fragment urbain (transect E, figure 1D), entre les ruelles de la Médina et les artères du quartier européen jouxtant la côte. En effet, les contrastes les plus significatifs sont observés entre les ruelles de la Médina, l’endroit le plus chaud au centre (effet de paroi), et les surfaces gazonnées du jardin Dakar occupant l’espace situé entre la Médina, en face de « Beb El Kosba », et le lycée du 9 avril 1938 (figure 9).

thumbnail Figure 9

A) Répartition des températures de l’air en phase nocturne dans un fragment urbain situé à Beb Bhar (quartier européen), selon des mesures semi-itinérantes réalisées les 7 et 14 juillet 2020 vers 1 h du matin (heure locale); B) Pelouse bien entretenue (E8), régulièrement arrosée, dans le jardin Dakar et (E14) pelouse mal entretenue dans la place des Martyrs. Fond : Google Maps, 2021. Clichés Ghribi, septembre 2021. A) Distribution of air temperatures in the night phase in an urban fragment located in Beb Bhar (European district), according to semi-roving measurements taken on July 7 and 14, 2020 around 1 am (local time); B) Well maintained lawn (E8), regularly watered, in the Dakar garden and (E14) poorly maintained lawn in the Place des Martyrs. Background: Google Maps, 2021. Ghribi photos September 2021.

D’après les deux campagnes, un écart thermique maximal de 1,5°C est calculé entre la Médina et la pelouse assez arrosée du jardin Dakar (figure 9). De surcroît, les températures enregistrées dans les ruelles de la Médina sont plus élevées que celles observées dans les artères du quartier européen « Beb Bhar », plus larges, notamment les rues orientées vers la mer, assez ventilées, acheminant la brise littorale. Un écart d’environ 1°C est observé entre les deux secteurs avoisinants (figure 9). Par ailleurs, un écart de 0,6°C est calculé entre la pelouse assez arrosée du jardin Dakar (point E8, figure 9) et celle de la place des Martyrs, mal entretenue et rarement irriguée (surface E14, figure 8). En raison de la superficie limitée des deux espaces (jardin Dakar et la place des Martyrs), l’écart mesuré entre la surface souvent irriguée et celle mal entretenue est réduit par rapport à la fraîcheur produite par le parc Taparura. Cela indique par ailleurs l’importance de l’arrosage des espaces verts et de leurs emprises spatiales dans la production de la fraîcheur, notamment dans les quartiers centraux où les situations d’inconfort thermique sont fréquentes durant la longue saison chaude (Dahech, 2012; Dahech et Ghribi, 2015; Ghribi et Dahech, 2020; Ghribi, 2021).

5. Discussion

Contrairement aux anciens travaux traitant de la question de l’ICU à Sfax pendant la saison chaude, la présente étude est focalisée sur l’effet rafraîchissant de la végétation en ville. Elle montre que la nuit, mais pas uniquement, la superficie de l’espace vert, la densité de la végétation et l’arrosage sont des facteurs déterminants pour rafraîchir la température de l’air. En effet, le parc Taparura, couvrant 55 ha, enregistre une baisse moyenne de 2°C par rapport au centre-ville. Néanmoins, une baisse négligeable de 0,6°C est relevée dans le jardin sis à la place des Martyrs (0,14 ha). Ces résultats montrent l’efficience des espaces verts comme choix stratégique dans les aménagements futurs pour la lutte contre la surchauffe en ville.

Il a été impossible dans ce travail de mettre en évidence l’effet de la quantité d’eau utilisée et la cadence de l’arrosage sur le rafraîchissement par manque de moyens de mesure. Il en est de même pour les caractéristiques de la brise de parc.

La cartographie des températures de l’air dans ce travail est le résultat de plusieurs campagnes de mesures itinérantes qui offrent plusieurs avantages, notamment la mise en exergue de la forte sensibilité des températures au changement de site. Nous souhaitons dans les futurs travaux mener des mesures mobiles simultanées afin d’éviter les variations thermiques dues au décalage temporel (entre le temps de départ et celui d’arrivée), notamment pour les parcours dépassant 10 km. Dans ce contexte, le refroidissement dû au déplacement du véhicule avec une vitesse d’environ 35 km est négligeable et ne peut pas influencer la qualité et la fiabilité des données enregistrées, car la même vitesse est adoptée le long de l’intégralité du transect. De plus, la vitesse adoptée pour la réalisation des mesures mobiles dans ce travail est proche de celle utilisée dans plusieurs travaux : Zeynali et al. (2023) dans la ville de Bologne en Italie, Cardoso et al. (2017) au Brésil et Gyasi-Addo et Bennadji (2020) dans la ville d’Accra au Ghana.

Dans les travaux en cours, pour combler l’insuffisance du nombre de stations fixes utilisées, un réseau de 15 stations fixes est en train de se mettre en place pour parvenir à modéliser les températures de l’air à l’échelle horaire, en été. Les effets de la végétation, de l’ICU ainsi que de la brise de mer seront pris en considération.

Les travaux en cours de l’été 2023 intègrent également le calcul d’autres indices de confort thermique utilisant la température moyenne radiante avec un globe noir, comme l’Universal Thermal Comfort Index (UTCI).

Conclusion

Ce travail étudie les spécificités locales de l’ICU à Sfax d’après des mesures répétées. Il montre une accentuation de ce phénomène thermique nocturne après minuit, à partir duquel l’écart thermique entre le centre-ville densément bâti et les zones périurbaines jouxtant la campagne environnante atteint son apogée pour atteindre 5,5°C vers 2 h du matin. De plus, les mesures répétées à quatre reprises entre 22 h et 4 h du matin montrent un refroidissement assez accéléré au niveau de la zone périurbaine dégagée. Ensuite, les campagnes de mesures réalisées à différentes échelles indiquent un fort impact de la végétation sur les températures et le confort thermique prouvé par des baisses sensibles des températures à proximité des espaces verts. Les baisses les plus significatives sont relevées à proximité du parc Taparura (jusqu’à -3°C par rapport aux quartiers adjacents). Puis, d’après les mesures thermo-hygrométriques, une différence de plus de 4°C au niveau de l’indice du confort HI est observée entre les endroits densément construits et le périmètre du parc à proximité. L’installation d’une station Davis dans le parc Taparura pendant les étés 2021 et 2022 a permis de montrer le rôle rafraichissant de la végétation, de jour comme de nuit, et l’alternance entre brise de mer, brise de parc et brise de terre. Afin de cerner davantage les caractéristiques de la brise du parc, nous allons implanter dans le parc Taparura, pendant l’été 2023, quatre stations météorologiques fixes couvrant les quatre orientations afin de mieux quantifier le potentiel de rafraichissement de cet espace vert. À partir de ce grand parc urbain Taparura, cette étude a montré qu’il est possible de créer des couloirs canalisant la fraîcheur vers les quartiers les plus denses, les plus chauds, la nuit. Ces quartiers devraient être drainés par la brise de mer soufflant du SE, le jour.

Dans une zone à climat semi-aride comme Sfax, la pénurie en eau ne permet pas d’arroser régulièrement les espaces verts, d’où le recours à des techniques permettant de s’adapter durablement au contexte climatique régional. En effet, au parc Taparura, la technique du goutte à goutte est adoptée. Nous recommandons l’exploitation de la nappe phréatique pour garantir un arrosage régulier la nuit avec des quantités raisonnables, en utilisant des forages alimentés par l’énergie solaire.

Remerciements

Nous tenons à remercier très chaleureusement Messieurs Lassad Tiss et Abdelhafidh Ammar qui ont participé aux mesures réalisées au centre-ville. Les auteurs adressent leurs vifs remerciements aux responsables du projet « Taparura » à Sfax, particulièrement Madame Rabeb Guermazi et Messieurs Tarek Omar et Mohieddine Trabelsi pour leur coopération. Nous remercions Campus France car certains travaux de terrain sont financés par le Projet PHC Utique 46208XF ‘Résilience de la population face à la forte chaleur estivale dans les grandes agglomérations littorales tunisiennes (Bizerte, Tunis, Sousse, Sfax et Gabès)’.

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Citation de l’article : Ghribi M. et Dahech S., 2023. Impacts des espaces verts sur la répartition des températures de l’air pendant la saison chaude dans l’agglomération de Sfax (centre-est de la Tunisie). Climatologie, 20, 5.

Liste des figures

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A) Localisation du gouvernorat de Sfax au centre-est de la Tunisie; B) Localisation de l’agglomération de Sfax; C) Localisation des transects A et B au nord-ouest et à l’ouest du centre-ville; D) Localisation des transects C, D et E dans la partie centrale de l’agglomération de Sfax. Fond: image Google Maps 2021 et 2022.A) Location of the governorate of Sfax in the center-east of Tunisia; B) Location of the agglomeration of Sfax; C) Location of transects A and B northwest and west of the city center; D) Location of transects C, D and E in the central part of the Sfax agglomeration. Background: Google Maps 2021 and 2022 image.
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Évolution spatiotemporelle des températures de l’air en phase nocturne dans l’agglomération de Sfax : d’après les mesures itinérantes effectuées la nuit du 24 juin 2020 entre 22h et 4h du matin (heure locale), le long du transect A (cf. figure 1) : (A) partie centrale, bâti très dense, (B) zone moins dense et (C) zone périphérique dégagée. Fond: image Google Maps 2021. Spatiotemporal evolution of air temperatures in the night phase in the agglomeration of Sfax: according to mobile survey carried out on the night of June 24, 2020 between 10 p.m. and 4 a.m. (local time), along transect A (cf. figure 1 ): (A) central part, very dense built-up area, (B) less dense area and (C) cleared peripheral area. Background: Google Maps 2021 image.
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Trois sites de référence, évoqués dans la figure 2 : A) zone centrale dense avec des bâtiments verticaux et volumineux; B) zone pavillonnaire assez dense; C) espace périurbain dégagé. Fond : Google Maps, 2021. Clichés : Ghribi, septembre 2021. Three reference sites, shown in Figure 2 : A) dense central area with vertical and bulky buildings; B) fairly dense residential area; C) cleared peri-urban space. Background: Google Maps, 2021. Photos: Ghribi, September 2021.
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Evolution des températures de l’air en phase nocturne dans l’agglomération de Sfax : d’après les mesures mobiles réalisées le 24 juin 2020 vers 2 h (heure locale), le long du transect de l’aéroport (transect B sur la figure 1; fond : image Google Maps 2021).Evolution of air temperatures during the night phase in the agglomeration of Sfax: according to the mobile measurements taken on June 24, 2020 around 2 a.m. (local time), along the airport transect (transect B in figure 1 ).
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Localisation des sites frais dans la partie centrale (A) Club Alya, (B) terrain dégagé, (C) mécanisme de ventilation naturelle dans ces endroits frais et (D) localisation des points de mesure B14 et B15 sur le transect B. Fond : Google Maps, 2021. Clichés Ghribi, septembre 2021.Location of cool sites in the central part (A) Club Alya, (B) open ground, (C) natural ventilation mechanism in these cool places and (D) location of measurement points B14 and B15 on transect B. Background: Google Maps, 2021. Ghribi photos, September 2021.
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Températures ressenties (Heat Index) calculées d’après des mesures thermo-hygrométriques réalisées le long du transect C, zone située entre le centre- ville (Nasria) et Cité El Bahri, les 14 juillet 2020 et 29 août 2022 vers 1 h du matin (heure locale); fond : image Google Earth 2022.Apparent temperatures (Heat Index) calculated from thermo-hygrometric measurements taken along transect C, area located between the city center (Nasria) and Cité El Bahri, on July 14, 2020 and August 29, 2022 around 1 am (local hour); background: Google Earth 2022 image.
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Cycle quotidien moyen des températures de l’air calculé d’après les enregistrements de 3 stations fixes (2 stations « Davis » et la station de l’IMN placée à l’aéroport de Sfax-Thyna) du 19 juillet au 2 août 2021 (A) et du 13 juillet au 4 octobre 2022 (B) (période dominée par des situations radiatives, 95%).Average daily cycle of air temperatures recorded by 3 weather stations (2 “Davis” and the IMN station located at Sfax-Thyna airport) from July 19 to August 2, 2021 (A) and from July 13 to October 4, 2022 (B) (period dominated by radiative situations, 95%).
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Températures de l’air mesurées d’après trois campagnes de mesures itinérantes effectuées les 16 août 2020 et 3 octobre 2022 vers minuit (A) et le 29 août 2022 (B) entre la place du Casino (D11) et le quartier Bourguiba, jouxtant le centre-ville (D25) et zoom sur le point D6 recevant la brise de parc (C). Fond : Google Maps 2022.Air temperatures measured according to three itinerant measurement campaigns carried out on August 16, 2020 and October 03, 2022 around midnight (A) and August 29, 2022 (B) between Place du Casino (D11) and the Bourguiba district, adjoining the city center (D25) and zoom on point D6 dreaming of the park breeze (C). Background: Google Maps 2022.
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A) Répartition des températures de l’air en phase nocturne dans un fragment urbain situé à Beb Bhar (quartier européen), selon des mesures semi-itinérantes réalisées les 7 et 14 juillet 2020 vers 1 h du matin (heure locale); B) Pelouse bien entretenue (E8), régulièrement arrosée, dans le jardin Dakar et (E14) pelouse mal entretenue dans la place des Martyrs. Fond : Google Maps, 2021. Clichés Ghribi, septembre 2021. A) Distribution of air temperatures in the night phase in an urban fragment located in Beb Bhar (European district), according to semi-roving measurements taken on July 7 and 14, 2020 around 1 am (local time); B) Well maintained lawn (E8), regularly watered, in the Dakar garden and (E14) poorly maintained lawn in the Place des Martyrs. Background: Google Maps, 2021. Ghribi photos September 2021.
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