SAFARI

Soutenir l'adaptation aux futures chaleurs extrêmes dans les villes africaines

Présentation

L'exposition aux chaleurs extrêmes dans les villes africaines devrait être multipliée par 20 et plus au cours de ce siècle, en raison des effets combinés du changement climatique et de la croissance explosive de la population urbaine (Rohat et al., 2019 ; voir aussi Figure1). Pourtant, les impacts des extrêmes de chaleur sont largement ignorés en Afrique, le manque d'informations climatiques locales appropriées constituant une cause importante (Harrington et Otto, 2020). Dans le même temps, la plupart des modèles climatiques urbains ne sont pas suffisamment détaillés sur le plan spatial pour être utiles à l'élaboration de mesures d'adaptation (Graça et al., 2022). Ce manque de détails spatiaux est lui-même largement lié à l'absence de données numériques 3D appropriées à haute résolution (à l'échelle du mètre) sur le terrain urbain.

Considérant que, pour les villes africaines à croissance rapide, le moment est venu de saisir (ou de perdre...) l'opportunité d'orienter la croissance urbaine de manière durable, l'objectif du projet est de créer un outil d'aide à la décision pour étayer la planification urbaine résiliente au climat, en mettant l'accent sur la chaleur excessive. Cet outil :

• contiendra des cartes sectorielles des risques climatiques à l'échelle de la ville avec une résolution de l'ordre du mètre ;
• prendra en compte le climat actuel et futur ;
• intégrera des scénarios de croissance urbaine future.

Figure 1. Les panneaux supérieurs montrent la configuration actuelle (à gauche) et future (à droite) de Niamey, avec respectivement 2 millions et 9,5 millions d’habitants. Les panneaux inférieurs montrent le nombre annuel modélisé de jours de canicule en 2020 (à gauche) et 2050 (à droite). © VITO et ACMAD (projet u-CLIP)

L'outil sera dynamique, permettant aux utilisateurs de naviguer dans le paysage urbain en 3D et d'évaluer, entre autres, les effets de l'infrastructure verte urbaine sur l'exposition locale à la chaleur. Il sera conçu pour soutenir l'élaboration de stratégies d'adaptation à l'intention des décideurs politiques, des organisations de la société civile et des entreprises, en mettant l'accent sur l'adaptation fondée sur les écosystèmes (EbA), y compris la plantation d'arbres urbains (Figure 2).

Méthodologie

Dans un premier temps, nous générerons des cartes du climat urbain pour Niamey à l'échelle des bâtiments et des arbres individuels, tout en couvrant l'ensemble de la ville. Pour ce faire, nous traiterons l'imagerie satellitaire à fine échelle afin d'obtenir des cartes 3D à l'échelle du mètre contenant des bâtiments et de la végétation, en utilisant des techniques avancées de traitement d'images (Culman et al., 2020). Par la suite, les cartes 3D obtenues seront utilisées comme données d'entrée pour les modèles de climat urbain UrbClim et HiREx du VITO (De Ridder et al., 2015 ; Souverijns et al., 2022) afin de simuler les variables climatiques pour les conditions actuelles et futures (changement climatique).  

Figure 2. M. Toudjani Hassoumi, directeur de l'environnement de Niamey, posant avec un arbre climatique planté par ses services dans la ville. © VITO

Les simulations du climat urbain actuel seront validées au moyen de mesures du stress thermique (représentées par la température du globe humide, ou WBGT, cf. Figure 3), recueillies avec l'aide des participants de la communauté. Les instruments de mesure seront construits à Niamey, sur la base d'un prototype récemment développé et avec l'aide d'une école technique locale. En ce qui concerne les projections futures (changement climatique), nous étudierons et mettrons en œuvre des méthodes pour générer des scénarios de croissance urbaine future jusqu'au niveau des bâtiments individuels (dans un sens statistique), à partir des cartes 3D basées sur les satellites.

Les informations brutes sur le climat urbain simulé seront combinées avec des informations socio-économiques pour produire des indicateurs climatiques sectoriels, tels que la surmortalité, la perte de productivité du travail et la consommation d'énergie de refroidissement. Ces informations seront intégrées dans un tableau de bord en ligne, qui permettra aux utilisateurs de visualiser de manière interactive les informations climatiques, de sélectionner des indicateurs, des horizons temporels, des scénarios climatiques, etc... et qui offrira des options pour générer des graphiques pour des positions sélectionnées et télécharger des cartes et des données de séries temporelles.

Figure 3. Stress thermique, représenté par la température au thermomètre-globe mouillé (WBGT), mesuré à l'ombre d'un arbre (courbe bleue) et à un endroit voisin exposé au soleil (courbe rouge) à Niamey, montrant l'impact bénéfique des arbres urbains dans l'atténuation des extrêmes de chaleur. Dans le cadre de SAFARI, les mesures de ce type seront beaucoup plus étendues. © VITO, ACMAD, Ville de Niamey (projet de forêt climatique de Niamey)

En outre, nous étudierons l'utilisation des cartes détaillées des arbres urbains établies par satellite comme moyen de surveillance du stockage du carbone, dans le but (à plus long terme) de générer des crédits de carbone à partir de la plantation d'arbres urbains. Bien qu'un tel suivi dans un environnement urbain hétérogène constitue un défi, il promet également de générer des revenus pour soutenir la plantation et l'entretien des arbres urbains. Nous utiliserons une norme récemment élaborée pour la comptabilisation du carbone, spécialement conçue pour les villes.

Afin de garantir la pertinence du travail proposé, les parties prenantes locales seront impliquées tout au long du projet, y compris dans la sélection des indicateurs climatiques sectoriels et la conception du tableau de bord. À un stade ultérieur, des séminaires de formation seront organisés et l'utilisation du tableau de bord en tant qu'outil pour étayer la politique d'adaptation sera étudiée. Pour cela, nous prévoyons une démonstration sur des cas d'utilisation spécifiques, y compris la planification et la gestion des espaces verts urbains et l'utilisation de cartes de microclimat urbain en 3D dans la conception résiliente au climat des nouveaux quartiers de la ville.

Site(s) d’application

• Niamey, Niger

Le choix de Niamey, capitale du Niger, s'explique par l'augmentation considérable prévue des chaleurs extrêmes, ainsi que par la forte croissance attendue de la population urbaine (de 2 millions d'habitants aujourd'hui à 9,5 millions d'ici 2050, selon les estimations). À plus long terme, l'objectif est de transférer le tableau de bord et les simulations climatiques urbaines à l'échelle du mètre à d'autres villes africaines.

Données

Satellite

• Imagerie stéréo panchromatique Pléiades 50 cm (pour les contours et la hauteur des bâtiments)
• Imagerie SkySat RGB+NIR (pour la détection des arbres)
• WorldCover 10-m (couverture végétale & indice de végétation NDVI)

Autres

• Champs atmosphériques de la réanalyse ERA5 (Copernicus Climate Data Store)
• CORDEX Africa et/ou projections climatiques CMIP6 (Copernicus Climate Data Store)
• Données socio-économiques locales, par exemple la surmortalité, la consommation d'énergie, la qualité du logement

Résultats - Produit(s) final(aux)

Le principal résultat consistera en un outil d'aide à la décision sous la forme d'un tableau de bord en ligne contenant des informations sur le climat urbain actuel et futur à une échelle très fine, en mettant l'accent sur la chaleur excessive et le rôle d'atténuation des arbres urbains.

Le tableau de bord sera accessible à tous et hébergé au Centre climatique africain ACMAD à Niamey. Il contiendra une série d'indicateurs climatiques sectoriels (liés à la santé, à l'énergie, à l'économie) à une résolution de l'ordre du mètre, tout en couvrant l'ensemble de l'agglomération urbaine de Niamey. Il sera doté de fonctionnalités avancées permettant d'explorer les informations qu'il contient, telles que le zoom, la sélection de points sur une carte et l'affichage de graphiques détaillés, la sélection de scénarios climatiques et d'horizons temporels, etc... Le tableau de bord contiendra également des données provenant des campagnes de surveillance, toujours en mettant l'accent sur la capture de l'effet de refroidissement local des arbres.

Références

• Rohat, G., Flacke, J., Dosio, A., Dao, H., van Maarseveen, M., 2019. Projections of human exposure to dangerous heat in African cities under multiple socioeconomic and climate scenarios. Earth's Future, 7, 528– 546. (Projections de l'exposition humaine à la chaleur dangereuse dans les villes africaines sous de multiples scénarios socio-économiques et climatiques)

• Harrington, L.J., and F.E.L. Otto, 2020. Reconciling theory with the reality of African heatwaves. Nature Climate Change, 10, 796–798. (Réconcilier la théorie avec la réalité des vagues de chaleur africaines)

• Graça, M., S. Cruz, A. Monteiro, T.-S. Neset, 2022. Designing urban green spaces for climate adaptation: A critical review of research outputs. Urban Climate, 42, 101126. (Conception d'espaces verts urbains pour l'adaptation au climat : Un examen critique des résultats de la recherche )

• Culman M, Delalieux S, Van Tricht K., 2020. Individual palm tree detection using deep learning on RGB imagery to support tree inventory. Remote Sensing, 12(21):3476. (Détection de palmiers individuels à l'aide de l'apprentissage profond sur l'imagerie RGB pour soutenir l'inventaire des arbres)

• De Ridder, K., D. Lauwaet, B. Maiheu, 2015. UrbClim – a fast urban boundary layer climate model. Urban Climate, 12, 21-48. (UrbClim - un modèle climatique de couche limite urbaine rapide)

• Souverijns, N., K. De Ridder, N. Veldeman, F. Lefebre, F. Kusambiza-Kiingi, W. Memela, N. K.W. Jones, 2022. Urban heat in Johannesburg and Ekurhuleni, South Africa: A meter-scale assessment and vulnerability analysis. Urban Climate, 46, 101331. (La chaleur urbaine à Johannesburg et Ekurhuleni, Afrique du Sud : Une évaluation à l'échelle du mètre et une analyse de la vulnérabilité) 

Projets liés

• u-CLIP - Plate-forme d'information sur le climat urbain (Enabel, l'Agence belge de développement, 2021-2023)

• Faciliter la campagne de surveillance de la chaleur urbaine menée par les communautés et soutenir les politiques à Johannesburg et Ekurhuleni (Afrique du Sud) (Banque mondiale, 2021-2022) 👉 🎥 Vidéo de présentation sur YouTube

• Forêt climatique de Niamey (Programme d'action climatique du gouvernement flamand, 2022-2024) 👉 🎥 Vidéo de présentation sur vimeo.com