Le pouvoir rafraîchissant des arbres : de la mesure au jumeau numérique

Lors des chaudes journées d’été, la température des surfaces imperméabilisées dépasse 40 °C. À l’ombre d’un arbre, la température ressentie est inférieure de 13 à 19 °C. Le projet « Mobile Urban Green » a permis de quantifier ce pouvoir rafraîchissant, aussi bien pour des arbres individuels que pour des places entières. À l’avenir, la végétalisation pourra ainsi être intégrée à la planification sous la forme d’un jumeau numérique.

Le projet de recherche Mobile Urban Green vise à calculer le pouvoir rafraîchissant des arbres mobiles et des arbres plantés de manière permanente, ainsi qu’à étudier l’influence de leur implantation sur les usages et les comportements des personnes présentes sur les sites d’exposition.

Cet objectif a été atteint, d’une part, grâce au développement de plusieurs modèles mathématiques permettant de calculer l’effet rafraîchissant à l’échelle de l’arbre individuel comme à celle de surfaces entières et, d’autre part, grâce à des observations et des enquêtes menées sur les différents sites. Celles-ci ont montré une très bonne acceptation de la végétalisation mobile.

Notre partenaire chargé de la mise en œuvre peut ainsi proposer, sous la forme d’une prestation de conseil, une planification précise destinée aux villes, aux communes et aux particuliers. La végétalisation peut être intégrée dès la phase de planification du projet sous la forme d’un jumeau numérique.

Figure 1 : Image thermique de l’effet rafraîchissant du houppier d’un arbre à Reinach

Le point de départ : des arbres en bac

Le point de départ du projet est Mobile Green, la solution complète proposée par l’entreprise Bauerbaumschulen AG pour la mise en pot de grands sujets arborés. Ces grands bacs offrent des conditions favorables pour déployer, de manière flexible, des arbres présentant un important potentiel d’ombrage et d’évapotranspiration dans des espaces publics ou privés où la nature du sous-sol (réseaux, parkings souterrains) ne permettrait pas une plantation classique, ou pour réaliser rapidement des tests là où les cycles de planification sont longs.

Mesurer, calculer, appliquer

Le projet réunit les départements Architecture, bois et construction (AHB), la Haute école des sciences agronomiques, forestières et alimentaires (HAFL) et le département Travail social (S), qui collaborent dans une approche interdisciplinaire.
Trois sites d’étude ont été sélectionnés afin de couvrir différentes typologies d’espaces et d’en analyser les effets : une place centrale à Soleure, le parvis d’une maison communale à Reinach et le parvis de la gare de Wohlen AG. Pour couvrir ces différents sites, l’équipement de mesure — composé de capteurs, d’émetteurs, de panneaux solaires et de batteries — a été construit en 13 exemplaires. À l’aide de la méthode Burano, les cheminements et les modes de déplacement ainsi que la durée de séjour dans les espaces publics ont été analysés. Les résultats montrent que la durée de séjour augmente nettement et que les restaurants et commerces voisins bénéficient eux aussi de la présence des arbres.

Les données de mesure ont été simulées sur un ordinateur haute performance dans 1 440 scénarios d’application. La précision des modèles a ainsi été établie à 99 %. Une analyse de sensibilité a par ailleurs permis de simplifier suffisamment les modèles pour qu’ils puissent être exécutés sur des ordinateurs portables classiques.

« Ce qui m’a vraiment impressionné, c’est l’énorme pouvoir rafraîchissant des arbres. Même lors d’une chaude journée d’été, la température ressentie à l’ombre d’un arbre diminue de 13 à 19 °C. À l’inverse, la température des surfaces imperméabilisées peut grimper largement au-delà de 40 °C. »

Pour le partenaire chargé de la mise en œuvre, l’environnement d’hébergement a été préparé afin de permettre l’intégration des modèles dans son infrastructure informatique. Une interface utilisateur a également été développée pour en faciliter l’utilisation. En complément, les clients potentiels ont été segmentés dans le cadre de l’élaboration d’un modèle économique, et leur intérêt pour la prestation de conseil a été évalué. Enfin, le partenaire chargé de la mise en œuvre a optimisé les plantations sous les arbres, ce qui a permis d’accroître la biodiversité tout en réduisant le littering.

De l’étude de faisabilité au projet Innosuisse

Après nos premiers échanges avec le partenaire chargé de la mise en œuvre, nous avons pu très rapidement construire un premier prototype destiné à mesurer la température physiologiquement ressentie. Ces mesures ont été réalisées au cœur de l’été 2023 sur la Messeplatz à Bâle. Elles ont montré que nous pouvions obtenir des données de mesure pertinentes, mais que l’équipement n’était pas encore suffisamment résistant au vandalisme.

À l’étape suivante, nous avons sollicité le financement interne de la BFH au moyen d’un HDT-Voucher, qui nous a été accordé. Ce budget nous a permis de poursuivre l’analyse des données issues du prototype, de développer le concept et la conception de l’équipement de mesure et de planifier sa réalisation de manière à le rendre résistant au vandalisme. Pour nous, cette étape a constitué un pont important vers la suivante : l’élaboration d’une demande de financement auprès d’Innosuisse.

« L’accent du projet portait moins sur la température de l’air. Ce qui est beaucoup plus important, c’est la température dite ressentie — autrement dit, la manière dont la chaleur d’un lieu est effectivement perçue en tenant compte du rayonnement solaire, de l’humidité de l’air et du vent. »

Un projet qui suscite l’intérêt

Le projet a progressivement suscité un intérêt croissant, tant à l’interne qu’à l’externe. Lors d’un atelier destiné aux utilisateurs du projet, nous avons présenté Mobile Green et le calcul du pouvoir rafraîchissant à des architectes paysagistes, des bureaux de planification et des services municipaux d’horticulture, qui ont accueilli le projet très favorablement. Nous l’avons également présenté aux deux hautes écoles spécialisées germanophones, l’OST et la BFH, qui proposent des formations en architecture du paysage.

Innosuisse a réalisé une vidéo de présentation de notre projet, tandis que BFH Inside lui a consacré un article. Plus récemment, la RTS a également consacré un reportage radio à nos activités dans l’émission Rendez-vous, et le Solothurner Zeitung a publié un article sur notre projet. Nous publierons prochainement un article dans un magazine spécialisé en foresterie et avons été invités à la conférence « Green the City – Grow the Future ».

Figure 3 : Extrait de l’interface utilisateur du logiciel de simulation

Conclusion

La végétalisation et la revitalisation de l’espace public constituent sans aucun doute un projet phare. Les résultats obtenus ouvrent des perspectives fortes et porteuses d’avenir. Les données analysées montrent que la végétalisation mobile permet de créer de véritables îlots propices à la présence et au séjour, et qu’elle peut contribuer davantage encore à lutter contre la surchauffe urbaine et le réchauffement climatique, en complément des efforts déjà déployés par le secteur de la végétalisation.
Il semble que le projet ait touché une corde sensible dans la société. Nous nous réjouissons de l’écho qu’il a rencontré et sommes impatients de voir si d’autres projets de recherche pourront émerger de ces résultats.

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