AGGRAVATION DU RECHAUFFEMENT EN MILIEU URBAIN A SFAX (TUNISIE)

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1 AGGRAVATION DU RECHAUFFEMENT EN MILIEU URBAIN A SFAX (TUNISIE) Salem Dahech Dr. Faculté des Lettres et Sciences Humaines de Sfax, Laboratoire SYFACTE Sfax, Tunisie salem.dahech@univ-paris-diderot.fr Summary: D'abord, le présent travail, en se basant sur une étude statistique des températures enregistrées dans l'aérodrome de Sfax entre 1950 et 2007, montre une tendance à la hausse des températures de l'air à partir de 1984 ainsi qu'une extension et intensification de la saison chaude. Ensuite, une forte variabilité spatiale de la température à l'échelle de l'agglomération est observée, le centre densément bâti est plus chaud que la périphérie d'après les mesures itinérantes et à postes fixes. Puis, la densification des surfaces bâties qu'a connue l'agglomération entre 1982 et 2007 a été accompagnée par une extension des surfaces chaudes d'après une études diachronique basée sur des images satellitaires NOAA-AVHRR. Enfin, le réchauffement s'est aggravé par certains choix d'aménagement inadaptés au climat local comme les parois vitrés, la négligence de l'aérologie de la ville ainsi que la rareté des espaces vert. Key Words: Réchauffement climatique, aggravation, îlot de chaleur urbain, Sfax

2 AGGRAVATION DU RECHAUFFEMENT EN MILIEU URBAIN A SFAX (TUNISIE) INTRODUCTION Aujourd'hui, la communauté scientifique s'accorde sur la réalité d'une modification de climat et sur un réchauffement global à venir. Il reste encore parfois malaisé de faire la part entre la variabilité naturelle du climat et la modification des températures et de la chimie de l'atmosphère par l'homme. La plupart des stations météorologiques dans le bassin méditerranéen ont connu une hausse des températures de l'air durant les trois dernières décennies. Cependant, l'ampleur de cette hausse varie d'une région à autre en fonction de la latitude, de l'éloignement de la mer et notamment de l'évolution urbaine et démographique que connaissent certaines agglomérations comme Sfax, au sud du centre-est tunisien (fig. 1). En effet, dans cette capitale régionale, le nombre d habitants de l agglomération est passé de en 1975 à en 1997 et environ en Cette évolution démographique s'est accompagnée par une expansion urbaine (résidentielle et industrielle) favorisée par une topographie basse et peu accidentée. L'extension des surfaces bâties s est faite au détriment des jardins et des espaces ruraux plus ou moins végétalisés (champs d amandier et d olivier), dont les propriétés thermiques et radiatives sont différentes de celles des milieux urbanisés. Cette artificialisation a induit des modifications climatiques, dont la plus perceptible est la formation de l îlot de chaleur urbain (ICU). Ce phénomène apparaît par temps anticyclonique avec un ciel clair et un vent calme. Cette situation météorologique radiative est relativement fréquente dans les régions méditerranéennes semiarides comme Sfax. Dans ce travail, nous souhaitons étudier, en premier lieu, la variabilité spatio-temporelle des températures entre 1950 et 2007 à Sfax et de montrer, en deuxième lieu, comment l Homme a aggravé le réchauffement en milieu urbain. I. METHODES ET DONNEES Les mesures quotidiennes des températures maximales et minimales entre 1950 et 2007 sont utilisées pour étudier la variabilité des températures à l'échelle annuelle, mensuelle et décadaire. Les données sont issues de la station météorologique Sfax-el-Maou, implantée depuis 1948 dans l aérodrome, à 6 km du centre de l agglomération et gérée par l'institut National de la Météorologie. En premier lieu, les données sont prétraitées. D abord, les valeurs manquantes sont détectées et remplacées par des moyennes calculées à partir des deux valeurs proches. Les lacunes sont très rares et ne dépassent pas 0,08% de l effectif initial. Puis, les enregistrements quotidiens sont utilisés pour le calcul des moyennes annuelles des températures. Enfin, pour détecter les ruptures statistiques des tests d homogénéité interne comme la méthode de segmentation de Hubert (Hubert et al., 1989) ou le test de Pettitt sont appliqués. En deuxième lieu, plusieurs méthodes statistiques sont appliquées afin de mettre en évidence la variabilité interannuelle des températures. D une part, les statistiques descriptives (moyenne, fréquence, anomalie et coefficient de variation des températures extrêmes annuelles et mensuelles) sont calculées. D autre part, l'hypothèse aléatoire des données est testée en utilisant le test de corrélation sur le rang afin de vérifier l'existence d'une tendance. Cette dernière est confirmée 2

3 par le calcul du coefficient de détermination qui donne une idée sur l'intensité de la relation entre les températures et les années et juger la significativité de la droite de tendance. Figure1: Localisation du gouvernorat de Sfax (A), de l agglomération et du Grand Sfax (B) Source: Institut Nationale des Statistiques et cartes topographiques de l'office National de la Topographie II. METHODES ET DONNEES Les mesures quotidiennes des températures maximales et minimales entre 1950 et 2007 sont utilisées pour étudier la variabilité des températures à l'échelle annuelle, mensuelle et décadaire. Les données sont issues de la station météorologique Sfax-el-Maou, implantée depuis 1948 dans l aérodrome, à 6 km du centre de l agglomération et gérée par l'institut National de la Météorologie. En premier lieu, les données sont prétraitées. D abord, les valeurs manquantes sont détectées et remplacées par des moyennes calculées à partir des deux valeurs proches. Les lacunes sont très rares et ne dépassent pas 0,08% de l effectif initial. Puis, les enregistrements quotidiens sont utilisés pour le calcul des moyennes annuelles des températures. Enfin, pour détecter les ruptures statistiques des tests d homogénéité interne comme la méthode de segmentation de Hubert (Hubert et al., 1989) ou le test de Pettitt sont appliqués. En deuxième lieu, plusieurs méthodes statistiques sont appliquées afin de mettre en évidence la variabilité interannuelle des températures. D une part, les statistiques descriptives (moyenne, fréquence, anomalie et coefficient de variation des températures extrêmes annuelles et mensuelles) sont calculées. D autre part, l'hypothèse aléatoire des données est testée en utilisant le test de corrélation sur le rang afin de vérifier l'existence d'une tendance. Cette dernière est confirmée par le calcul du coefficient de détermination qui donne une idée sur l'intensité de la relation entre les températures et les années et juger la significativité de la droite de tendance. 3

4 A l'échelle de l'agglomération, pour étudier l'impact de l'occupation du sol sur la répartition spatiale des températures de l air, des campagnes de mesures itinérantes à 2 m du sol. sont réalisées à la fin de la nuit en situations radiatives (ciel clair, vent synoptique faible ou absent) qui correspond à une période pendant laquelle les températures de l air sont relativement stables et l écart thermique entre le centre-ville et l espace périurbain est maximal (Oke, 1973). Cinq séries de campagnes de mesures sont effectuées à l aide de sondes thermo-hygrométriques (Testo) et les déplacements sont faits en automobile ou en moto, souvent par trois équipes travaillant simultanément pour assurer au mieux une couverture de l espace étudié en un minimum de temps. En complément, quatre stations météorologiques fixes de type «Davis» ont été installées dans des milieux différents de l agglomération (quartier proche du centre-ville, quartier populaire, commune périphérique et campagne environnante) durant l été Les températures mesurées par ces stations, à un pas de temps très fin (1mn), sont comparées entre elles et avec celles de la station de l aéroport située en milieu dégagé. Lors de l installation des stations, les facteurs agissant sur la qualité des données (effet de masque, effet de parois, hauteur des capteurs.) sont pris en compte. De même, l image NOAA-AVHRR est utilisée pour spatialiser les températures de surface. En effet, une présélection de plusieurs images NOAA- AVHRR est faite en se référant aux données météorologiques tri-horaires. Les jours par une pression atmosphérique élevée, un ciel clair et un vent synoptique faible, sont sélectionnés car ce sont les conditions météorologiques qui font mieux ressortir les contrastes thermiques locaux (Oke, 1973). Les images retenues, sont corrigées géométriquement. Les valeurs numériques sont converties en degrés Celsius, après correction des effets atmosphériques par la méthode du Split Window d après la formule de Deschamps et Phulpin (1978). Une classification non supervisée des températures de surface est enfin effectuée. Les images NOAA-AVHRR permettent d'étudier l'évolution spatiotemporelle des températures de surface en fonction de l'extension des surfaces bâties déterminées à partir du traitement des images Landsat. A l échelle du quartier, l humidité relative de l air, la température, le vent et les taux de CO ont été mesurés par deux équipes dans le nouveau centre " Sfax El Jadida". L objectif de ces mesures est de montrer l impact de la morphologie de la ville (hauteur des bâtiments, orientation des rues par rapport au vent dominant et encaissement des artères) sur la répartition spatiale des paramètres précités. De plus, pour mettre en exergue l impact des matériaux de construction, suivant l'exposition au soleil, sur la température intérieure, une campagne de mesures spécifiques est réalisée au centreville, en juillet Six capteurs de température de types "tinytalk", qui enregistrent en continu la température de l air avec un pas de temps de 30 minutes et une résolution de 0.1 C, sont installés dans des pièces de bureaux au centre-ville. En complément, une enquête visant à évaluer la consommation de l énergie électrique dans ces bâtiments est réalisée. Les capteurs cités cidessus sont aussi utilisés pour cerner l impact d un espace vert étendu sur la température de l air. Les mesures sont effectuées autour du jardin public (l espace vert unique dans la ville ; environ 9 ha). III. VARIABILITE SPATIOTEMPORELLE DES TEMPERATURES ( ) 1. Variabilité temporelle des températures 1.1. Une nette tendance à la hausse à l'échelle annuelle Le test statistique d'homogénéité de Pettitt montre une rupture en 1984 pour les températures annuelles moyennes calculées en utilisant les températures maximales et minimales. Cette rupture est liée à des causes naturelles, car d'après la consultation des métadonnées de la station 4

5 Sfax-el-Maou il n'y avait pas de panne, de changement d instruments et de leur hauteur. Néanmoins, la station a été déplacée en 2003 de quelques mètres (elle demeure sur le même site, l'aérodrome) sans avoir des conséquences sur les températures. Selon la segmentation de Hubert, la chronique étudiée est divisée en 3 sous-périodes: la première, comprise entre 1950 et 1984, durant la quelle la température annuelle moyenne était de C; au cours de la seconde ( ) le mercure a grimpé à C pour atteindre 20.2 C entre 1998 et Durant la chronique étudiée, les températures moyennes de l'air mesurées dans l'aérodrome de Sfax, ont connu une nette tendance à la hausse. Cette tendance est prouvée statistiquement par le rejet de l'hypothèse aléatoire des données d'après le test de corrélation sur le rang. En outre, une très forte corrélation positive significative (r= 0.75) est calculée entre les années et les températures moyennes et environ 60% de la variance du nuage de point sont résumées par la régression (R²=0.56) (fig. 2). Anomalies des températures ( C) 2,00 1,50 1,00 0,50 0,00-0,50-1,00 y = 0,033x - 0,9694 R 2 = 0,5582-1,50 A TEMP MOY Linéaire (TEMP MOY) Anomalies des températures ( C) 2 1,5 1 0,5 0-0,5-1 y = 0,0388x - 1,1498 R 2 = 0,5352 y = 0,0273x - 0,8041 R 2 = 0,4904-1,5 B TEMP_MIN Linéaire (TEMP_MIN) 5 TEMP_MAX Linéaire (TEMP_MAX) Figure 2: Variabilité annuelle des anomalies des températures moyennes (A) et des températures minimales et maximales (B).

6 Source: Données INM ( ). D'après l'équation résumant cette régression linéaire, la température moyenne annuelle a augmenté de C/an entre 1950 et Cette hausse est plus importante au niveau des températures minimales, elle s'élève à C/an contre C/an pour les températures maximales. La hausse thermique observée depuis le début des années 1980 est conforme à celle détectée aux latitudes tempérées de l hémisphère Nord et particulièrement dans le bassin méditerranéen (Toreti et Desiato, 2008). A l échelle régionale, la circulation générale justifie la hausse des températures : les flux venant du sud sont très corrélés avec les températures extrêmes et notamment les températures maximales (r=0.7). La même tendance est observée dans plusieurs stations tunisiennes comme à Tunis Carthage. A l'échelle locale, l'urbanisation croissante que connaissent les agglomérations pourrait justifier une partie du réchauffement actuel (Mills, 2007). Les surfaces bâties modifient le bilan d'énergie prés du sol (Oke, 1987). Elles stockent plus de chaleur durant la journée (après artificialisation de la surface la quantité de chaleur sensible augmente au détriment de la chaleur latente) et la restituent la nuit sous forme de rayonnement tellurique. En effet, le rythme d urbanisation dans l'agglomération de Sfax et autour de la station s est accentué. A 1km de la station, la construction et l extension du quartier populaire dense El Bahri au N et El Khadra au SE dés le début des années 1980 ont éventuellement amené à une hausse des températures (Dahech et Beltrando, 2006) (fig. 3). Figure 3 : Evolution des surfaces bâties autour de la station météorologique de l INM Source : Traitement de deux images Landsat TM et ETM+. A cette échelle locale, d'autres facteurs pourraient expliquer et ou aggraver le réchauffement observé durant les quatre dernières décennies comme l'augmentation des émissions des polluantes issues des sources fixes et mobiles. En fait, Les transports routiers se sont fortement développés à Sfax pour satisfaire les besoins croissants de la population. Durant la période , l évolution annuelle de l usage de la voiture est de 9,8% contre 0,9% pour les transports en commun et 4,3% pour les deux roues (El Hbaïeb, 2003). C est près du centre que nous relevons 6

7 le trafic le plus dense dans l agglomération. En 2005, environ 4000 véhicules/heure/ rond-point sont observés au centre durant la période de pointe matinale. Par temps calme, durant les heures de pointes le taux de CO au centre de Sfax dépasse 15ppm (Dahech, 2007). Outre les émissions issues du trafic routier, l'industrie polluante à Sfax, demeure une source de nuisance remarquable, particulièrement l'industrie du phosphate. En effet, dans la station de contrôle de la qualité de l'air située à proximité de la Société Industrielle d'acide Phosphorique et des Engrais (SIAPE) (5 km au sud du centre), les concentrations en SO 2 dépassent largement certains jours, par temps calme, les normes préconisées par l'organisation Mondiale de la Santé (2563 ppb le 6/6/2006 à 19h, à titre d exemple ; données Agence Nationale de la Protection de l'environnement) Intensification et extension de la saison chaude à l'échelle saisonnière A l'échelle saisonnière, la hausse des températures moyennes est plus importante durant la saison chaude et les deux saisons intermédiaires. Entre mai et octobre, le nombre des jours durant lesquels les températures moyennes dépassent 26 C et les maximales dépassent 35 C se caractérise par une tendance positive significative. Une extension et intensification de la saison chaude sont confirmées par la méthode de la Classification Ascendante Hiérarchique. L étude pluriannuelle des températures moyennes décadaires confirme cette extension et intensification de la saison chaude depuis le milieu des années 1980 (fig. 4). 2. Réparation spatiale des températures tributaire de la densité du bâti La densité du bâti/ha dépasse 0,75% dans un rayon de 4 km à partir du centre-ville de Sfax et le long des radiales jusqu à 5 à 10 km par endroit (fig. 5). Elle devient moins élevée (entre 0,35 et 0,75% ; Bennasr, 2004) dans l espace inter-radiale et diminue encore plus en s éloignant de ce centre-ville en direction de la périphérie où domine l habitat dispersé. La répartition spatiale des températures nocturnes de l air, par temps radiatif, à l échelle de l agglomération, est fortement liée à la distribution du bâti. L équation du bilan énergétique urbain 1 permet de comprendre son rôle dans la quantité d énergie disponible au sein du système climatique urbain (Bridier et Quénol, 2004). Les mesures montrent un écart thermique de 2,9 à 7,5 C entre le centre-ville (avec comme point de référence une rue au centre de la Médina) et la campagne environnante (vaste surface agricole à plus de 12 km du centre). La quantité de chaleur stockée dans l ensemble des rues et des bâtiments du centre-ville est supérieure à celle emmagasinée en campagne. Cette quantité d énergie est restituée la nuit. Le point de référence, la Médina, enregistre les températures les plus élevées à cause de l absence de ventilation, de l effet de paroi en raison de l étroitesse des rues (de 2 m à 50 cm) et de la densité du bâti (100%) (fig. 5). Les espaces les plus chauds (écart thermique négatif par rapport à la Médina inférieure à 1,5 C), correspondent approximativement à la première couronne de l îlot de chaleur urbain déduite à partir de l image NOAA-AVHRR (cette couronne comporte le centre-ville, le quartier de «Rbat» et une partie des deux zones industrielles El Maou au sud et Poudrière au nord) (fig. 6). La courbe «iso-écart» de -2,5 C par rapport à la Médina est assez proche de celle définie par l imagerie spatiale. Elle définit une forme semi-circulaire plus étirée vers le nord en raison de la densité du bâti, qui reste quasi continu jusqu à 5 km du centre-ville le long des routes de Tunis et de Mahdia. 1 Q* + QF = QH + QE + QS + QA Avec Q*= Bilan net d énergie, QF = Flux de chaleur anthropique, QA = Flux de chaleur advectée, QE = Flux de chaleur latente de vaporisation, QS = Flux de chaleur sensible, QH = Flux de chaleur stockée. Ces deux derniers flux de chaleur sont fonction des surfaces bâties horizontales et verticales. 7

8 Figure 4 : Variabilité interannuelle des températures moyennes décadaires à Sfax. Source: Données INM ( ). 8

9 En dehors de la situation moyenne, une variabilité saisonnière de l intensité de l îlot de chaleur urbain est observée. Des écarts thermiques nocturnes centre-ville/campagne oscillant entre 5,5 et 9 C, en moyenne, sont enregistrés en été. Cet écart est moins important en hiver, il est compris entre 4 et 7 C aux mêmes endroits et sous des conditions météorologiques semblables. L îlot de chaleur urbain est plus intense durant la saison chaude qui coïncide avec la saison sèche (entre mai et octobre) et lorsque le temps calme est plus fréquent et plus persistant. La stabilité estivale est due à la remontée de l anticyclone subtropical d origine dynamique. Durant les nuits à ciel couvert et vent fort, au cours de toutes les saisons, l écart thermique centre-ville /campagne est inférieur à 1 C. Figure 5 : Répartition spatiale des températures nocturnes de l air à 2 m du sol (en C) dans l agglomération de Sfax. 9

10 Source: Cinq séries de campagnes de mesures itinérantes réalisées par temps radiatif le 12/04/03, le 20/04/03, le 9/08/04, le 23/01/05 et le 21/07/05 entre 0h et 1h (moyenne de 2 mn par point, mesures effectuées simultanément par trois équipes ; fond : surfaces bâties de l agglomération de Sfax d après le traitement d une image Landsat ETM+ datée de juin 2001) (Dahech, 2007). Figure 6 : Répartition spatiale des températures de surface nocturnes dans l agglomération de Sfax le 31 juillet 2006 à 2h15. Source : Classification non supervisée d une composition colorée NOAA-AVHRR 18 dans les canaux 4 et 5. IV. AGGRAVATION DU RÉCHAUFFEMENT 1. Extension démesurée des surfaces bâties accompagnée d'une extension des surfaces chaudes 1.1.Une agglomération en expansion continue La superficie de l agglomération de Sfax a triplé entre 1970 (7000 ha) et 2000 (21000 ha ; Kallel, 1993 et Bennasr, 2004). D après l Institut National des Statistiques (INS), le nombre de logement dans le Grand Sfax est passé de en 1966 à en 1994 pour atteindre en La figure 8 montre l évolution des surfaces bâties dans l agglomération entre 1982 et Entre ces deux dates, la superficie totale des pixels correspondant à des espaces bâtis a évolué d environ 2500 ha à près de ha, soit une augmentation de 400%. Ces chiffres demeurent approximatifs en raison de la résolution spatiale (28 m) qui n est pas suffisamment fine pour faire ressortir les petits bâtiments dispersés. La structure urbaine de l agglomération sfaxienne a évolué horizontalement et verticalement. L espace urbain discontinu, constitué par des villas entourées de petits jardins, s est étendu au dépens de la campagne environnante et aujourd hui, ce type d habitat domine par endroit jusqu à 10 km du centre-ville. En parallèle, l espace consacré à chaque villa est désormais de plus en plus réduit suite à la fragmentation des parcelles. Par conséquent, le rapport surfaces bâties/surfaces naturelles a augmenté progressivement. Le centre-ville a enregistré une expansion 10

11 vers l ouest par la construction de Sfax El Jadida. Plusieurs quartiers populaires denses ont été construits à la fin des années 1970 et au début des années 1980 comme les cités de Sfax El Garbia à savoir El Bahri, El Habib et Ennour situées à environ 4 km au sud-ouest (ces quartiers comptent aujourd hui environ habitants). Les années 1990 ont connu aussi la construction d autres quartiers, mais parfois moins denses comme les cités «El Ons» à 10 km au nord et «Essaâda» à 3,5 km au sud-ouest du centre-ville. Ce quartier a remplacé l espace qui a été occupé par des amandiers entre les cités «El Bahri» et «El Habib» (fig. 8). En plus des espaces réservés aux habitations, l espace a été occupé par d autres établissements appartenant aux différents secteurs économiques (santé, éducation, industrie ). En parallèle à l'extension horizontale de l'agglomération, le volume des espaces bâtis a fortement augmenté suite à l extension verticale croissante. Aujourd hui, plus de 80% des maisons des quartiers de Sfax El Garbia ont gagné un ou deux étages en hauteur comme la plupart des quartiers populaires de la ville (fig. 7C). Cette évolution est perceptible aussi dans le centre-ville qui, à l exception de la Médina, a vu l apparition d immeubles dépassant six étages comme «Taparoura», «Intilaka», «El Manar» et l hôtel «Sfax-centre», construits entre la fin des années 1980 et le début des années 1990 dans le quartier européen. Cette tendance s est poursuivie durant la dernière décennie avec la rénovation de quelques bâtiments comme l hôtel «Zitouna» (fig. 7B) et la construction d autres comme l «Océan bleu», "Rex palace" et "Elyssa" (fig. 7A). A l ouest de la Médina, les immeubles de Sfax El Jadida ont changé le paysage de la partie occidentale du centre-ville durant la dernière décennie (fig. 7D). En outre, plusieurs villas, situées de 2 à 3 km du centre, sont transformées récemment en immeubles de cinq étages en moyenne ; c est par exemple le cas le long des routes El Aîn, Soukra (18 immeubles le long d'un transect de 3km), Gremda, Tunis, Taniour et Mharza. Figure 7 : Illustration à travers quelques exemples de l extension verticale qu a connue l agglomération de Sfax : (A et B) le cas du quartier européen, (C) cas du quartier El Bahri et (D) cas de Sfax El Jadida 11

12 Source : Clichés Dahech, janvier Etude diachronique des températures de surface. L expansion urbaine détaillée ci-dessus a changé la répartition spatiale des températures de brillance dans l agglomération de Sfax (fig. 8). L étude se base sur trois images NOAA-AVHRR nocturnes prises en situations météorologiques semblables prises en juillet 1982, 1995 et 2007 (situations radiatives estivales caractérisées par un ciel clair et un vent faible). La forme de l îlot de chaleur urbain de la ville a changé ; la partie la plus chaude s est étendue davantage vers l ouest. En fait, le centre-ville a vu plusieurs modifications favorables au réchauffement telles que l augmentation de la superficie et du volume des surfaces bâties, ainsi que l intensification de l activité humaine comme la circulation routière et l activité industrielle. Il en est de même pour le tissu urbain continu qui l entoure, formant la deuxième couronne de l îlot de chaleur urbain (- 2 C/ la Médina; fig. 8). En 2007, le rayon de cette couronne s est étendu à 4 km (1.5 km uniquement en 1982). Elle est formée des quartiers populaires devenus très denses et continus, comme ceux de Sfax El Garbia. L espace urbain discontinu formé par des villas entourées de jardins ayant des températures (-4 à -5 C/Médina) a été repoussé vers la périphérie en 2007 par rapport à 1982 et 1995, notamment le long des radiales (fig. 7). Sa température est proche de celle de la campagne environnante. En général, l accélération du rythme de l urbanisation, au détriment des surfaces végétalisées, s est accompagnée par une extension progressive de chaque couronne de l îlot de chaleur urbain par rapport à Les espaces verts: des îlots de fraîcheur qui manquent dans l'agglomération de Sfax 2.1. L'importance des espaces verts en milieu urbain Pour cerner l impact d un espace vert étendu sur la température de l'air et la circulation de la brise, des mesures ponctuelles de la vitesse et de la direction du vent ainsi que de la température et de l humidité relative de l air sont effectuées autour du jardin public (fig. 9). Le ciel clair et la faible vitesse du vent qui caractérisent la plupart des nuits estivales à Sfax, laissent apparaître les contrastes thermiques liés à la nature du substrat. D'après deux campagnes de mesures réalisées, autour du jardin public, durant deux nuits radiatives le 30 et le 31 juillet 2006 entre 23h40 et 6h20, un gradient thermique se crée entre les surfaces gazonnées (point 1, 2 et 5) et les terrains bâtis situés à proximité comme le parking du jardin public «Touta» (point 3), le terrain de tennis en asphalte (point 4) ou le trottoir du lycée Hédi Chaker (point 6). Un écart thermique variant entre 1,5 et 2,3 C est enregistré à 2 m du sol entre ces deux types de substrat. En surface, le gradient thermique est plus creusé, il atteint 5 C d'où le déclenchement d'une brise locale de compensation. Sa vitesse est relativement faible (inférieure à 1,5 m/s) et son extension horizontale est très réduite (150 m). 12

13 Figure 8: Extension et densification des surfaces bâties et écart par rapport à la Médina des températures de brillance dans l'agglomération de Sfax en 1982, 1995 et

14 Source: Traitement de trois images Landsat pour détecter le bâti et de trois scènes NOAA- AVHRR nocturnes pour les températures de surface Figure 9 : Températures de l air à l intérieur et autour du jardin public «Touta» durant la nuit du 30 au 31 juillet 2006 entre 23h40 et 6h20 (capteurs Tinytalk, mesures instantanées toutes les 5 mn) 14

15 Source: Clichés Dahech, juillet Absence des espaces verts dans les aménagements récents: exemple de Sfax El Jadida Avant son aménagement, le nouveau centre de Sfax, couvrant 67 ha (3 fois la Médina), était, en grande partie, formé par les anciens cimetières de la ville et des terrains vagues. Dans cet espace, il aurait du consacrer une bonne partie pour les espaces verts. Dans sa version initiale, le projet a prévu environ 40% de la superficie totale à la voirie, aux espaces verts et aux aires de stationnement. Malheureusement, actuellement, "l'usager de la zone est frappé par l'encombrement et la faiblesse problématique des espaces verts et des parkings Dans ces espaces verts, la société Sfax-el-Jadida a calculé les superficies plantées en alignement de part et d'autre des rues, mais aussi les petits bacs à fleurs, de même pour les parkings, on a pris en compte le stationnement le long des rues." (Bennasr, 2003). La comparaison de deux fenêtres extraites d'une photographie aérienne prise en 1997 et d'une image IKONOS datée de 2006, montre, d'abord, l'extension du bâti et l'évolution verticale du quartier (ombre sur l'image IKONOS prise à 14h); ensuite, la rareté des espaces verts (couleur marron= terrain nus réservés à la construction d'immeubles) et enfin l'étroitesse des rues (fig.10). En fait, selon l'image IKONOS (résolution métrique) la superficie des jardins à Sfax El Jadida ne dépasse pas 0.85 ha soit moins de 1.5% de la superficie totale (les canopées des arbres plantés en alignement des routes ainsi que les bacs à fleurs n'ont pas été pris en compte) Un trafic routier dense et un plan du quartier qui ne tient pas compte de l'aérologie du site à Sfax El Jadida En plus de la rareté des espaces verts, la densification du bâti et la largeur réduite des routes à l'intérieur du quartier ainsi que l'orientation des bâtiments ont amplifié la hausse des températures et la dégradation de la qualité de l'air. En effet, ce nouveau centre a été densifié à plusieurs reprises, sous la pression de la société d'aménagement et des promoteurs immobiliers: les surfaces couverts ont été multipliées par trois ainsi que la hauteur des bâtiments: la charge démographique et fonctionnelle est devenue trois fois plus grande que prévue (Bennasr, 2003). En dehors des deux grandes artères qui traversent Sfax El Jadida (avenue du 7 Novembre et route Gremda) (fig. 10) la plupart des rues ont une largeur de 12m. Par conséquents, le trafic est souvent congestionné, la circulation de l'air est freinée et la qualité de l'air est détériorée. En effet, les concentrations en CO mesurées dans le quartier dépassent souvent 15 ppm durant les heures de pointes par temps calme (7 campagnes de mesures personnelles réalisées par des capteurs Testo entre 2006 et mars 2009). L'encombrement des bâtiments et l'étroitesse des rues empêchent la bonne circulation de l'air dans le quartier et particulièrement le vent dominant (Est sur cet espace, venant de la mer) qui ramène la fraîcheur durant la saison chaude. Selon le plan du quartier, les façades exposées à ce vent sont rares et elles s'ouvrent sur les grandes artères. Il est donc difficile d'ouvrir les fenêtres de ces façades pour profiter de la ventilation naturelle (brise de mer) en raison d'un niveau sonore très élevé (environ 90 db le jour en moyenne d'après des mesures continues sur une semaine à Sfax El Jadida (mesures réalisées en février 2009 par des sonomètres "Extech") prés de l'avenue Majida Boulila. 15

16 Figure 10: Les mauvais choix d'aménagement à Sfax El Jadida. Source: Clichés Dahech, juillet

17 3. Les parois vitrées accentuent le réchauffement et augmentent la consommation de l énergie Les bâtiments avec des parois vitrées sont considérés, malheureusement, comme signe d élégance, de modernité et de haut standing. Ils fleurissent partout à Sfax, on les trouve dans la plupart des nouveaux immeubles dans le centre-ville (quartier européen et Sfax El Jadida) et même ailleurs. A titre d'exemple, ils représentent 65% à Sfax El Jadida soit 32 parmi 51 dont la majorité est bâtie après 2002 et orientée vers le sud et l'ouest. Certaines façades ont été rénovées en les revêtant de verre comme l'hôtel "Donia" et clinique "Essalama" (fig. 10). Les bâtiments vitrés, s'ils sont particulièrement esthétiques, procurent néanmoins des conditions de travail inconstantes et sont reconnues pour gaspiller l énergie. Ils sont difficiles à chauffer en hiver et surtout difficile à rafraîchir en été, d'où une consommation d'énergie relativement élevée. En effet, les vitrages, de par la forte conductivité et la transparence des verres, sont à la fois une source d'apports énergétiques (par effet de serre), mais aussi de pertes de chaleur suivant leur exposition et l'heure de la journée. Ils ont donc une influence sur le confort thermique d'une part et ils peuvent agir aussi sur le confort visuel (éclairage naturel). Pour mettre en exergue l'impact de ces bâtiments sur la température, six capteurs de types "tinytalk", qui enregistrent en continu la température de l air avec un pas de temps de 30 minutes, sont installés dans des pièces de bureaux d'une superficie comparable (10 m²) au centreville (fig. 11) durant le mois de juillet Les données enregistrées durant les quatre dimanches du mois sont sélectionnées puisque les locaux sont fermés et les températures enregistrées ne sont pas influencées par la climatisation. Un écart d'environ 3 C est enregistrés en moyenne entre les bureaux avec des parois vitrés et ceux ayant des parois opaques "classiques" quand ils sont orientés vers la même direction (fig. 11). Figure 11 : Températures quotidiennes moyennes enregistrées à l intérieure de 6 bureaux au centre-ville de Sfax (capteurs tinytalk, moyennes des 4 dimanches du mois de juillet, pas de temps 30mn) Source: Clichés Dahech, juillet

18 Les écarts varient aussi selon l'exposition au soleil, les ouvertures nord minimisent les apports solaires en été, mais aussi en hiver. Elles ne captent pratiquement que le rayonnement diffus. Les ouvertures sud-ouest conduisent à des apports solaires d été très élevés. En dehors des valeurs moyennes certaines divergences au niveau du cycle quotidien sont observées dans les six bureaux. En effet, les heures durant les quelles sont relevés les pic thermiques varient en fonction de l'exposition au soleil et de l angle d incidence. Les températures sont quasiment constantes dans les bâtiments à parois opaques (points 5 et 6). Cependant, les façades vitrées orientées à l'est connaissent des hausses anormales de chaleur entre 9h et 12h et celles qui s'ouvrent au sud-ouest sont plus chaudes l'après midi (fig. 12). Dans les deux cas, le mercure dépasse les 45 C en raison de l'absence de moyens de protection qui pourraient atténuer ces pics comme les verres "protecteurs, les stores. En conséquences, la consommation d'énergie, principalement dédiée à la climatisation, est trois fois plus importante dans les bâtiments vitrés en été et principalement dans ceux orientés à l'est car, durant les mois de juillet et août, un régime de travail "séance unique" de 8h à 14h est adopté en Tunisie Températures ( C) Heures : V SO 2: V SSO 3: V NE 4: V E 5: SSE 6: NO Figure 12 : Cycles quotidiens des températures enregistrées à l intérieure de 6 bureaux au centre-ville de Sfax. Source:mesures par des capteurs tinytalk, moyennes des 4 dimanches du mois de juillet 2008, pas de temps 30mn. CONCLUSION A Sfax, le réchauffement contemporain est confirmé en examinant les températures de l'air enregistrées entre 1950 et 2007 (environ 2 C durant cette période). La hausse des températures, constatée depuis le début des années 1980, est plus intense au niveau des températures minimales et particulièrement durant la saison chaude. Ce réchauffement ne pas être expliqué uniquement par la hausse des émissions des gaz à effet de serre, d'autres facteurs, comme l'extension urbaine, 18

19 sont responsables. L étude statique et diachronique de l îlot de chaleur urbain dans l'agglomération de Sfax à partir des mesures itinérantes et des images satellitaires a montré que les surfaces chaudes correspondent aux espaces densément bâtis. L'étalement, la densification des surfaces bâties et l'évolution verticale que connaît la ville se sont accompagnés par l'expansion des surfaces chaudes. Les mesures des températures, réalisées au centre-ville de Sfax, ont prouvé que certains aménagements récents comme la tendance à la l'évolution verticale et l'utilisation des parois vitrés ont aggravé le réchauffement contemporains. Contrairement à ce qui s'est passé à Sfax El Jadida, dans les aménagements futurs, comme le projet de l aménagement du littoral Nord de la ville (Projet Taparoura), il conviendrait de réserver des surfaces beaucoup plus importantes aux espaces verts, mais aussi d éviter les structures fermées et peu aérées ainsi que les bâtiments volumineux favorisant l accumulation d énergie thermique. Les urbanistes devraient également prévoir des rues relativement larges et dirigées obliquement au vent dominant (Est sur cet espace) afin que ce dernier profite à la fois aux façades et aux rues. Les bâtiments avec des parois vitrées ont éprouvé de la difficulté à maintenir la température à des niveaux raisonnables en été. Cet aménagement «calqué» des pays du nord, n est pas adapté au climat de Sfax. L utilisation des stores surtout à l extérieur ou des films protecteurs est nécessaire. Contrairement aux parois vitrées, les toits et les façades jardin peuvent atténuer la surchauffe en été. Si la tendance au réchauffement se prolonge et si le coût de l énergie flambe de nouveau, les frais de gestion des immeubles vitrés vont être de plus en plus problématiques. Enfin, il parait judicieux d'imposer, pour les nouvelles constructions, des normes mieux adaptées à un climat chaud. Remerciement: Je remercie le professeur Gérard Beltrando de l'université Paris VII, laboratoire PRODIG, pour ses conseils précieux et de m'avoir prêté les capteurs Tinytalk. BIBLIOGRAPHY Bennasr, A. (2003) Un nouveau centre pour Sfax. Sfax-El-Jadida, Revue Tunisienne de géographie, 35 : Bennasr, A. (2004) L'étalement urbain de Sfax. Revue tunisienne de géographie, 36, 39p. Bridier, S., et Quénol, H. (2006) Climat et mesures de la pollution en ville, une forte variabilité spatio-temporelle, In : ville et environnement, Sedes Armand Colin, p Dahech, S. (2007) : Vent, type de temps et impact sur la pollution atmosphérique à Sfax. Thèse de doctorat, Université Denis Diderot, 350p. Dahech, S., Beltrando, G., (2006) Variabilité du climat de Sfax (Tunisie) entre 1970 et 2002 : exemple des températures et du vent. Actes du XIX e Colloque de l Association Internationale de Climatologie, Epernay 6-9 septembre, Deschamps, P.Y. et Phulpin, T. (1978) Elimination de l effet de l atmosphère et optimisation des bandes spectrales d un radiomètre infrarouge à un ou deux canaux pour la mesure de la température de la surface des sols. ESA-SP-134 Toulouse: El Hbaieb A., 2003 : Les transports et la circulation. Stratégies de Développement du Grand Sfax. (SDGS), rapport de la phase diagnostic. Hubert, P., Carbonnel, J.P. et Chaouche A., (1989) : Segmentation des séries hygrométriques. Application à des séries de précipitations et de débits de l Afrique de l Ouest, J. Hydrol., 110:

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