Les îlots de chaleur urbains en Afrique sont analysés dans le cadre d’une étude sur leur impact sur la qualité de l’air dans l’agglomération de Libreville. Ce mémoire de master met en lumière les interactions entre l’urbanisation et les conditions environnementales.
Université Omar Bongo
Faculté des Lettres et Sciences Humaines
Département des Sciences Géographiques,
Environnementales et Marines
Mémoire de master recherche
Présentation du projet
Îlots de chaleur urbains et qualité de l’air dans l’agglomeration de Libreville
Zolo-M’bou Dergy-Strede
Dirigé par: Pr. Edou Ebolo Clet Mesmin & Dr. Médard Obiang Ebanega
2022-2023
Résumé
L’agglomération de Libreville présente des perturbations microclimatiques, engendrées par sa morphologie urbaine, les conditions climatiques, la croissance démographique et l’urbanisation croissante liée à l’exode rural. L’attractivité économique, administrative et résidentielle justifient la littoralisation et donc l’occupation démesurée de cet espace. Ce qui précède constitue ici des paramètres favorables à la formation d’îlot de chaleur urbain d’une part et la dégradation de la qualité de l’air d’autre part.
Leurs impacts sont variés et touchent majoritairement la santé. Cette étude vise à identifier les zones dites îlot de chaleur urbain, évaluer l’état de la qualité de l’air à travers les indicateurs PM10 et PM2.5 et établir une relation entre température, PM10 et PM2.5. Pour contribuer efficacement à cette recherche, il est indispensable de pratiquer la collecte de données de températures et particulaire à échelle de l’agglomération de Libreville et de s’adapter au traitement et à l’interprétation de données.
La cartographie du climat urbain ou de la pollution atmosphérique requiert des méthodes spécifiques d’interpolation spatiale. Les concentrations moyennes journalières et annuelles des PM10 ET PM2.5 dépassent les normes de l’OMS. Les cartes de variation spatiale obtenues montrent que les concentrations SUD-EST de l’agglomération sont élevées par rapport au NORD. Les températures présentent une grande variabilité en fonction de la période et du site de mesure.
Les îlots de chaleur urbains sont localisés dans les zones densément bâti. Il y’a une orthogonalité entre température et les PM10 et PM2.5. Cette orthogonalité traduit une absence de corrélation linéaire entre ces variables.
Mots clés : Agglomération de Libreville, îlot de chaleur urbain, qualité de l’air, température, PM10, PM2.5.
Summary
The agglomeration of Libreville presents microclimatic disturbances, caused by its urban morphology, climatic conditions, population growth and increasing urbanization linked to the rural exodus. The economic, administrative and residential attractiveness justify the littoralization and therefore the disproportionate occupation of this space. The above are favourable parameters for the formation of urban heat islands on the one hand and the deterioration of air quality on the other.
Their impacts are varied and mainly affect health. This study aims to identify so-called urban heat island zones, assess the state of air quality through PM10 and PM2.5 indicators and establish a relationship between temperature, PM10 and PM2.5. To contribute effectively to this research, it is essential to collect temperature and particle data at the scale of the Libreville agglomeration and to adapt to data processing and interpretation.
Mapping urban climate or air pollution requires specific methods of spatial interpolation. Daily and annual average concentrations of PM10 and PM2.5 exceed WHO standards. The spatial variation maps obtained show that the SOUTH-EAST concentrations of the agglomeration are high compared to the NORTH. Temperatures vary greatly depending on the period and the measurement site.
Urban heat islands are located in densely built-up areas. There is an orthogonality between temperature and PM10 and PM2.5. This orthogonality reflects a lack of linear correlation between these variables.
Keywords: Libreville agglomeration, urban heat island, air quality, temperature, PM10 and PM2.5.
Sommaire
Sommaire i
Dédicaces ii
Remerciements iii
Sigles et acronymes v
Introduction générale 6
Première partie : Présentation des aspects physiques de l’agglomération de Libreville et généralités sur l’îlot de chaleur urbain et sur la qualité de l’air. 22
Chapitre 1 : L’agglomération de Libreville. 24
Chapitre 2 : Généralités sur l’îlot de chaleur urbain et la qualité de l’air 42
Chapitre 3: Cadre théorique et méthodologique de l’étude 55
Deuxième partie : Examen de la relation entre l’îlot de chaleur urbain et la qualité de l’air dans l’agglomération de Libreville 74
Chapitre 4 : Spatialisation des îlots de chaleur urbain de l’agglomération de Libreville 76
Chapitre 5 : Analyse de la variation spatio-temporelle des concentrations des PM10 et PM2.5 au sein de l’agglomération de Libreville 91
Conclusion générale et recommandations 115
Bibliographies 119
Table des illustrations 136
Annexes 140
Table des matières 147
Introduction générale
Une zone côtière constitue un territoire particulier, en matière de morphologie et de densité de population. Elle est considérée comme un éco-socio-système (CORLAY, 1997). C’est-à-dire un assemblage entre un système écologique (écosystème) et un système social (les hommes et leurs activités) (MIOSSEC, 1998). Cependant, la pression démographique, l’urbanisation et les activités humaines ont des effets négatifs sur l’espace côtier (OBIANG EBANEGA, 2004 ; GRIMM et al, 2008 ; INSEE et SOES, 2010 ; OKANGA-GUAY, 2013; ONDO ASSOUMOU, 2017 ; UNESCO, 2020; TIAN et al, 2021).
Notamment, la transformation du paysage et la perte de la nature d’une manière catégorique par les aménagements humains, qui apparaissent alors comme une menace pour cette zone (MPIE SIMBA, 2016 ; SAMUEL, 2019). Ces effets négatifs ont pour conséquence la pollution de l’air et le développement des climats locaux (microclimat) en particulier, et du climat global tellurique en général (OKE, 1987 ; ESCOURROU, 1996 ; LIMA et LOPES, 2017 ; HASSANI et DROGUE, 2020).
Justification du choix du sujet
Objet d’étude et champ d’étude
La présente étude porte sur l’îlot de chaleur urbain et la qualité de l’air qui sont deux problèmes majeurs de l’environnement urbain et de santé publique.
S’agissant d’îlot de chaleur urbain, ce terme désigne « un phénomène microclimatique qui se manifeste par une augmentation significative de la température de l’air urbain par rapport à l’environnement rural immédiat » (AGENCY, 2012). Autrement dit, c’est un secteur, pour une période donnée, présentant des différences de températures de 5 degrés Celsius et plus par rapport à l’environnement naturel (OKE, 1982). Dans certains cas (comme en Amérique du Nord), la température moyenne de l’air dans les villes de taille moyenne à grande est généralement de 1 °C à 3 °C plus élevée que dans les campagnes environnantes, et jusqu’à 12 °C plus chaude à certains endroits (OKE, 1997; OKE et al, 2017).