Effet des surfaces urbaines et des toits blancs sur le climat régional et mondial.
Les surfaces urbaines sont en général plus chaudes que les surfaces végétalisées à cause de leurs différence d'albédo, leur conductivité thermique et leur faible évapotranspiration. Ce phénomène est appelé îlot de chaleur urbain (ICU). Dans la littérature, l'impact de ces ICU n'est évalué que par sa contribution au réchauffement global qui ne dépasse pas 0.1°C. Cette étude vise à quantifier l'effet net de toutes les aires urbaines sur le climat mondial (températures de surface, banquise, stabilité de l'atmosphère, nuages, précipitation) avec un modèle qui considère les surfaces urbaines à leur résolution actuelle. La géo-ingénierie propose d'améliorer la réflectivité des surfaces urbaines pour contrebalancer les effets des ICU. Alors que des modèles ont pu montrer l'efficacité de la méthode, une fois de plus les effets sur le climat global a été sous-estimé. Le second objectif est d'estimer la réponse climatique d'une conversion théorique de tous les toits du monde en toits blancs.
Les chercheurs ont utilisé un modèle informatique permettant de simuler le climat régional et global (circulation atmosphérique et océanique, météorologie, pollution etc) avec précision. Ce modèle a été calibré grâce aux études antérieures. Pour ce type de modèle, le globe est représenté par une grille dans laquelle chaque case (de 1 de coté) se voit attribuer un type de couverture terrestre ( eau, forêt décidue, forêt caduque, champs, ville etc) qui est lié à une valeur d'albédo, d'évapotranspiration de conductivité thermique etc. Les auteur décrivent avec minutie toutes les paramétrisations de leur modèle avant d'évaluer l'effet net de toutes les aires urbaines sur le climat mondial et la réponse climatique d'une conversion théorique de tous les toits du monde en toits blancs.
L'évaluation de l'impact des ICU sur le réchauffement global par ce modèle informatique est cohérent avec les études antérieures (+0.1°C). L'effet des ICU sur les températures de surface est significatif, entrainant une augmentation des flux de chaleur sensible et des régimes de vent localement mais pas globalement. Cela a pour conséquence une modification des régimes de pluie, variables en fonction des régions mais une diminution nette à l'échelle du globe est observée.
La baisse locale des températures grâce au blanchiment des toits a été observé par le modèle comme dans les études antérieures. Cependant, les résultats à l'échelle globale sont étonnants: alors que le refroidissement local est de 0.02°C, un réchauffement global de 0.07°C est observé! L'hypothèse avancée est que la diminution de chaleur latente et sensible causée par l'augmentation de la réflectivité des surfaces urbaines cause une diminution de formation de nuages et donc une augmentation de la radiation solaire.
L'article est très précis dans ces méthodes et prudent dans l'interprétation des résultats. L'étude est supportée par la NASA et l'Agence américaine de protection de l’environnement qui est une agence indépendante du gouvernement américain et semble donc fiable.
La géo-ingénierie est la science des manipulation du climat à grande échelle, ses effets doivent donc être évalués à la même échelle (climat global et non local) et nous devons considérer tous les aspects du changement climatique sans se focaliser sur les températures (régimes de pluie et de vents, nuages, atmosphère ...).
Le refroidissement local des température grâce au blanchiment des toits devrait exister surtout en été et permettre une baisse de l'utilisation des climatiseurs et donc une réduction d'utilisation d'énergie. La réduction des émissions de CO2 qui en résulte n'est pas prise en compte dans ce modèle et pourrait inverser la tendance (annulation de l'effet de réchauffement global voire refroidissement).
Toutes les modifications des paramètres influant sur le bilan radiatif de la terre peuvent avoir de nombreuses conséquences en cascades, conduisant à des effets secondaires inattendus et imprévisibles à large échelle.
Land use, vegetation, albedo, and soil-type data are combined in a global model that accounts for roofs and roads at near their actual resolution to quantify the effects of urban surface and white roofs on climate. In 2005, 0.128% of the earth’s surface contained urban land cover, half of which was vegetated. Urban land cover was modeled over 20 years to increase gross global warming (warming before cooling due to aerosols and albedo change are accounted for) by 0.06–0.11 K and population-weighted warming by 0.16–0.31 K, based on two simulations under different conditions. As such, the urban heat island (UHI) effect may contribute to 2%–4% of gross global warming, although the uncertainty range is likely larger than the model range presented, and more verification is needed. This may be the first estimate of the UHI effect derived from a global model while considering both UHI local heating and large-scale feedbacks. Previous data estimates of the global UHI, which considered the effect of urban areas but did not treat feedbacks or isolate temperature change due to urban surfaces from other causes of urban temperature change, imply a smaller UHI effect but of similar order. White roofs change surface albedo and affect energy demand. A worldwide conversion to white roofs, accounting for their albedo effect only, was calculated to cool population-weighted temperatures by 0.02 K but to warm the earth overall by 0.07 K. White roof local cooling may also affect energy use, thus emissions, a factor not accounted for here. As such, conclusions here regarding white roofs apply only to the assumptions made.
