Memoire Online - à®lots de chaleur urbains et qualite de l'air dans l'agglomeration de Libreville


	UNIVERSITE OMAR BONGO Faculté des Lettres et Sciences Humaines . Département des Sciences Géographiques, Environnementales et Marines
	Mémoire de Master Recherche `' Dynamiques Spatiales, Activités et Sociétés `' (DSAS)


	ÎLOTS DE CHALEUR URBAINS ET QUALITE DE L'AIR DANS L'AGGLOMERATION DE LIBREVILLE Présenté et soutenu par :


	ZOLO-M'BOU	Dergy-Strede
Sous la direction de :		Co- directeur :
Pr. EDOU EBOLO Clet Mesmin Maître de Conférences en Géographie Physique et de l'Environnent, Université Omar Bongo, Libreville		Dr. Médard OBIANG EBANEGA Assistant de Géographie et Télédétection, Université Omar Bongo, Libreville
	Année académique
	2022-2023
	I \| P a g e

PREMIERE PARTIE : PRESENTATION DES ASPECTS PHYSIQUES DE
L'AGGLOMERATION DE LIBREVILLE ET GENERALITES SUR L'ILOT DE CHALEUR

DEUXIEME PARTIE : EXAMEN DE LA RELATION ENTRE L'ILOT DE CHALEUR
URBAIN ET LA QUALITE DE L'AIR DANS L'AGGLOMERATION DE LIBREVILLE 74

CHAPITRE 4 : SPATIALISATION DES ILOTS DE CHALEUR URBAIN DE

CHAPITRE 5 : ANALYSE DE LA VARIATION SPATIO-TEMPORELLE DES CONCENTRATIONS DES PM10 ET PM2.5 AU SEIN DE L'AGGLOMERATION DE

A notre très cher père ZOLO Régis, et à notre très chère mère NGOULOU Florence épouse ZOLO

Vous avez toujours été pour nous un exemple de respect, d'honnêteté, et des personnes méticuleuses. Nous tenons à honorer qui vous êtes. Grâce à vous, nous avons appris le sens du travail et de la responsabilité.

Nous vous remercions également pour votre amour, votre générosité, votre compréhension... Votre soutien est une lumière tout au long de notre parcours. Aucune dédicace ne saurait exprimer l'amour et le respect que nous avons toujours eu pour vous.

Ce modeste travail est le fruit de tous les sacrifices que vous avez consenti pour notre éducation et notre formation.

Vous êtes des amours éternels. Que le Tout-Puissant vous accorde santé et longévité.

Le parcours fut long, semé de bonnes et belles rencontres qui ont contribué à l'accomplissement de ce travail de mémoire. Merci pour l'intervention de Dieu, car « ... l'affliction produit la persévérance, la persévérance la victoire dans l'épreuve, et cette victoire l'espérance. » --Bible, Romains 5:3-4

Ce mémoire a été possible grâce au Professeur Clet Mesmin EDOU EBOLO, Maître de Conférences en géographie physique et de l'environnent, et au Docteur Médard OBIANG EBANEGA Assistant de géographie et télédétection, qui ont bien voulu me confier ce sujet (d'actualité, d'importance capitale au niveau sociétal et surtout très controversé car encore mal connu et peu étudié localement) et surtout qui, en dépit de leurs nombreuses occupations ont accepté de m'encadrer et de superviser mon travail de Master. Je tiens à vous dire merci pour la confiance placée en ma personne.

Nous remercions particulièrement le Pr Marjolaine OKANGA-GUAY, Maître de Conférence de Géographie Urbaine, pour avoir accepté ma candidature au Master « Dynamiques Spatiales, Activités et Sociétés » (DSAS). Qu'elle soit remerciée pour sa disponibilité, ses corrections, ses échanges et recommandations. Nous tenons à remercier le Docteur Nadine Nicole NDONGHAN IYANGUI, Maître-Assistante de Géographie de la Santé, pour ses conseils avisés, ses orientations, sa philanthropie dans la transmission de sa passion pour la recherche et sa magnanimité. A travers vous, nous adressons des remerciements à l'ensemble des membres du Laboratoire de Géomatique, de Recherche Appliquée et de Conseil (LAGRAC). Remerciements particuliers à M. Jean Bernard MOMBO, M. Jules DJEKI, M. Jean Aurélien MOUKANA LIBONGUI, M. Bruno NKOUMANKALI, M. Dieudonné MOUKETOU-TARAZEWICZ, M. ESSONO MBEGHA Lyn Randy, M. AKENDENGUE AKEN Igor et M. OBIANG ZOGO Robert Vancelas, Merci pour votre disponibilité, et surtout pour avoir maintenu le chemin ouvert.

Nous remercions également, l'ensemble du corps enseignant du Département de Géographie. Ces travaux ont abouti grâce à vos encouragements, veuillez recevoir toute notre infinie gratitude !

Nos vifs remerciements à M. YAKOUYA-MOUBAMBA, géologue à l'Université des Sciences et Techniques de Masuku, M. Ulrich Davy KOMBILA MD, MSc de l'université des Sciences de la Santé, M. Stéphane MOMBO docteur en Science de l'Environnement à

l'Université des Sciences et Techniques de Masuku, Mlle ASSEKO Sigride Vencesla Janniska, et Jean-Robert MBASAMI LICUENGE pour les orientations et recommandations.

Nous tenons à exprimer ici, notre profonde gratitude à l'endroit de la grande famille ZOLO pour la qualité de son amour. Florgy-Marchel, Belzanie, Marion, Methy, Derria, Derfy et Steffi, merci pour la qualité de votre sens du soutien. A tous mes oncles, tantes, cousins et cousines, recevez mes remerciements.

Enfin, que tous nos camarades de promotion et tous ceux qui ont, de près ou de loin, contribué à la réalisation de ce travail, trouvent ici l'expression de notre profonde reconnaissance.

PM10 : Aérosols de diamètre < 10 um PM2.5 : Aérosols de diamètre < 2,5 um

RGPH : Recensement Général de la Population et de l'Habitat RGPL : Recensement Général de la Population et des Logements

SIG : Système d'Information Géographique SRTM: Shuttle Radar Topography Mission

TM: Thematic Mapper Ts : Température de surface USGS : United State Geological Survey WiFi : Wireless Fidelity

INTRODUCTION

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).

L'îlot de chaleur urbain et la qualité de l'air urbaine sont deux problèmes importants de l'environnement urbain et sont devenus plus graves avec les phénomènes antérieurement cités (excessive dans les villes côtières) (CAO et al. 2016). Étant donné que les îlots de chaleur urbain et la qualité de l'air peuvent interagir l'un avec l'autre, ces deux enjeux doivent être étudiés en relation pour une meilleure compréhension de l'environnement urbain.

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). Ce phénomène est induit par des modifications environnementales imputables à l'accroissement urbain. Cette urbanisation mène aux modifications des caractéristiques physiques de la surface ainsi qu'à la transformation

de la morphologie de l'espace. Ces transformations impliquent une modification du bilan énergétique à l'échelle locale de la surface. Cela entraîne une augmentation de la température de surface (LST) qui crée une augmentation du flux de chaleur sensible et une hausse conséquente de la température de l'air (FABRIZI et al, 2010 ; DUBREUIL et al, 2011). Il est possible de distinguer trois types d'îlot de chaleur urbain (ICU) dans la littérature ((OKE, 1978 ; AZEVEDO et al, 2016):

? Les îlots de chaleur à la surface du sol : grâce à des lectures de rayons infrarouges émis et réfléchis par les surfaces, il est possible de déceler les endroits d'une ville où les surfaces sont les plus chaudes;

? Les îlots de chaleur de la canopée urbaine, qui est la couche d'air comprise entre le sol et la cime des arbres, ou des toitures des bâtiments, où l'essentiel de l'activité humaine se déroule;

? Les îlots de chaleur de la couche limite urbaine, située au-dessus de la couche de la canopée. Les îlots de chaleur de la canopée urbaine et de la couche limite urbaine font référence à la température de l'air (OKE, 1982; VOOGT, 2002).

Il faut savoir que l'intensité des îlots de chaleur se modifie sur une base quotidienne et saisonnière en fonction des différents paramètres météorologiques et anthropiques (OKE, 1987). Mais aussi dépend de la morphologie de la ville, du type de bâti et de la taille de la ville.

Outre la densité urbaine, nous pouvons citer parmi les causes de la formation d'îlots urbains : l'orientation des rues, l'imperméabilisation des surfaces, la circulation automobile, le déficit de végétal et d'eau dans les espaces urbains (MASSON, 2017). Ce phénomène d'îlots de chaleur urbains crée des véritables bulles de chaleur dues à l'activité humaine et à son urbanisation dense (AGURAM, 2017). Ils impactent négativement le confort thermique des espaces à la fois publics et privés et constituent un risque pour la santé publique (USEPA, 2008). Car, ils provoquent des troubles de la conscience, des crampes, des syncopes, des coups de chaleur, voire exacerber les maladies chroniques préexistantes comme le diabète, l'insuffisance respiratoire, les maladies cardiovasculaires, cérébrovasculaires, neurologiques ou rénales (LECONTE, 2014 ; MAIGNANT, 2015).

Ce phénomène a été mesuré, décrit et rapporté par Howard L., pour la première fois à Londres (Howard 1818). Son ouvrage intitulé `'The Climate of London» est le point de départ de l'étude portant sur l'ICU, parce qu'il détaille les facteurs responsables des écarts de

températures observées entre le centre de Londres et la campagne avoisinante (STEWART, 2011).

A partir de 1860 jusqu'à la Seconde Guerre Mondiale, plusieurs études basées sur l'observation de l'ICU sont menés les zones Européennes, Japonaises, en Amérique Centrale et en Amérique du Nord. Elles sont souvent réalisées par deux ou trois stations météorologiques ponctuellement (Ibid.).

L'étude de l'ICU a évolué au cours du XXème siècle avec l'apparition de nouveaux moyens techniques. C'est le début des transepts de température sur automobile réalisés en mai 1927 par Schmidt W. à Vienne (Autriche) (Ibid.).

A partir des années 70, les travaux d'OKE T.R. marquent le début de la période des études actuelles sur l'ICU. Ces travaux portent sur l'origine et la compréhension des mécanismes en oeuvre pour la formation de l'ICU (OKE, 1976, OKE, 1982, OKE, 1987)

A partir des années 90, les travaux en milieux tropicaux et subtropicaux connaissent à leur tour un essor, notamment plusieurs de ces travaux précurseurs Brésiliens sont à relever (STEWART, 2011). L'apparition des capteurs de température plus performants et de stations météorologiques automatiques autorisent l'enregistrement de données simultanées sur plusieurs sites (Ibid.).

Les moyens informatiques actuels rendent possibles la réalisation de campagne de mesures mais également de traitements fastidieux. La modélisation de l'ICU est réalisée selon deux méthodes : numérique et statistique. Pour ces deux approches, l'émergence de nouveaux outils informatiques et d'importantes puissances de calculs ont contribué à l'émergence de la modélisation de l'ICU. La grande diversité des études portant sur l'ICU correspond à ses multiples impacts en ville sur : la pollution de l'air, les consommations d'énergie des bâtiments, la consommation en eau, la biodiversité, confort thermique et la surmortalité.

En ce qui concerne la qualité de l'air, cette expression met en évidence l'état de l'air ambiant selon une échelle dépendant du taux de concentration des polluants. C'est le niveau de pureté de l'air ambiant (AWKASH et al, 2016). C'est « la présence d'une substance étrangère dans l'air ou d'une variation importante dans les proportions de ses composants susceptible, compte tenu des connaissances scientifiques du moment, de provoquer un effet nocif, de créer une nuisance ou une gêne » (CEC, 1991). De même, elle est désignée par l'Organisation Mondiale de la Santé (OMS) comme « la contamination de l'environnement intérieur ou

extérieur par un agent chimique, physique ou biologique qui modifie les caractéristiques naturelles de l'atmosphère » (OMS, 2006).

Ces définitions recouvrent des phénomènes complexes liés à de nombreuses interactions entre des facteurs météorologiques et diverses activités humaines. Ces phénomènes peuvent être de nature physique, chimique ou biologique, responsables d'effets toxiques, allergiques ou infectants. Les phénomènes globaux de pollution atmosphérique sont les retombées acides, l'ozone stratosphérique, l'effet de serre, le changement climatique et la radioactivité ambiante (OMS, 1997). Les sources de pollution atmosphérique sont d'origine fixe ou mobile, ponctuelle ou diffuse. Elles résultent de phénomènes de combustion ou sont d'origine plus spécifique. Les sources fixes correspondent aux installations de combustion individuelles, collectives ou industrielles, les incinérations des déchets et les installations industrielles et artisanales. Les polluants des sources mobiles proviennent surtout des effluents d'échappement des moteurs, mais aussi de l'évaporation des essences (EEA, 1997 ; AIRPARIF, 2011).

La mauvaise qualité de l'air a des effets négatifs sur la santé observés suite à une exposition de quelques heures à quelques jours (exposition aiguë, dite à court terme). Ces effets négatifs sont les suivants : irritations oculaires ou des voies respiratoires, crises d'asthme, exacerbation de troubles cardio-vasculaires et respiratoires pouvant conduire une augmentation de la morbidité (ROUSSEL, 2000 ; WIGGS et al, 2003 ; LI ET BOU-ZEID, 2013 ; OMS, 2016 ; ADON, 2019 ; HEALTH EFFECTS INSTITUTE, 2020).

C'est à partir des années 1950 que la pollution de l'air a pris une place importante comme problème social suite à plusieurs tragédies. Notamment en Belgique et à Londres au début de l'hiver 1952, au cours duquel sera enregistré un excès de 4000 décès en 2 semaines (Logan, 1953).

Il a été observé en 1956 et 1957, une véritable prise de conscience de l'opinion concernant la question de pollution de l'air. L'adoption du « Clean Air Act » par les exécutifs britannique et la sensibilisation d'autres États sur la thématique. Par conséquent, pendant les années 1960, dans la plupart des pays industrialisés, débute les premières mesures des niveaux de pollution. Axée aux poussières et aux gaz acides (acido-particulaire).

Durant la période 1970 - 1990, se laisse observer, dans tous les pays industrialisés bien sûr, une amplification majeure de la circulation auto-mobile. Cette période a été touchée par des sources mobiles dans les émissions de polluants atmosphériques, notamment de particules fines. Une prise de conscience des impacts globaux de la pollution, mais aussi des enjeux

planétaires liés à la consommation croissante d'énergie. Dans le même temps se faisait une prise de conscience de l'accroissement des sources automobiles « essence » et « diesel », suscitant ainsi une gestion différente de la qualité de l'air.

De nos jours, la question de pollution atmosphérique est considérée par l'OMS comme un problème important de santé humaine et environnementale, s'agissant aussi bien des pays en voie de développement que les pays développés (OMS, 1997).

Par ailleurs, l'approche la plus efficace pour lutter contre les effets négatifs d'îlot de chaleur urbain et la dégradation de la qualité de l'air en milieu urbain demeure celle basée sur la mesure de végétalisation (parcs, arbres, espaces verts, etc.), l'air peut être refroidi par l'évaporation du sol et la transpiration des plantes (cas des îlots de chaleur urbains) et purifiée par la photosynthèse des plantes (cas de la dégradation de la qualité de l'air). Il est possible d'identifier et de spatialiser les zones de fort dégagement de chaleur et d'établir une cartographie de la pollution particulaire. C'est dans cette optique que nous nous intéressons aux îlots de chaleur urbains et qualité de l'air dans l'agglomération de Libreville.

Cette étude s'inscrit dans le cadre général des Géosciences Spatiales notamment la Géomatique (KERGOMARD et al, 2002). Les méthodes de détections d'îlots de chaleur urbains et de mesures de la pollution utilisées sont issues de Climatologie Urbaine, de Météorologie, de la Télédétection, des Systèmes d'Informations Géographiques (SIG) et de la Géostatistique. Mais aussi, s'intègre dans plusieurs disciplines s'intéressant aux relations entre les conditions environnementales et la santé humaine (BELTRANDO, 2014). Ces méthodes apportent, de façon spécifique, une contribution intéressante à la connaissance sur l'îlot de chaleur urbain et la qualité de l'air, la spatialisation des zones de fort dégagement de chaleur et l'établissement d'une cartographie de la pollution particulaire.

Le territoire étudié dans ce travail se situe au nord-ouest du Gabon dans la province de l'Estuaire et couvre l'agglomération de Libreville (carte 1). La zone d'étude s'étend sur 719 km² (RABENKOGO et al, 2015 ; TSIBA, 2021). Localisée précisément entre 0°20' et 0°30' de latitude Nord et 9°25' et 9°30' de longitude Est, l'agglomération de Libreville se délimite au Nord-Est par la Baie de la mondah, au Sud par l'enclave Ikoy-Komo, à l'Est par la commune de Ntoum et l'Ouest par l'Océan Atlantique (MODINGA DIKONDO, 2018). Cet espace se subdivise administrativement en trois (3) communes à savoir Akanda au Nord, Libreville au centre et Owendo au Sud (MBOULOUNGOU et at, 2019).

Doté d'une biodiversité et d'une richesse faunistique et floristique (ANPN, 2016), ce territoire est construit sur une plaine moutonnée de 40m d'altitude en moyenne. Deux monts culminent à près de 126m, le mont Boüet et le Nkol-ngoum. De même, les versants de l'ensemble des collines qui structure cette agglomération sont convexes avec des pentes assez fortes, soit 15% en moyenne (EKOME WAGA, 2003).

Sur le plan démographique, sa population est estimée à 817 787 habitants, dont 34 548 habitants à Akanda, 79 300 à Owendo et 703 939 habitants à Libreville (DGS -RGPL, 2015). De plus, cette agglomération est la plus peuplée du pays (BOUYOU-AKOTET et al, 2012), pour une densité de 1349 habitants au km².

Source : OpenStreetMap, Données de terrain 2022; Réalisation : ZOLO-M'BOU Dergy-Strede, 2022

Sa position à l'embouchure du fleuve Komo (NDONGHAN IYANGUI, 2016), sur la frange côtière du continent et son ouverture à la façade atlantique font d'elle une ville maritime. Le Gué-Gué, Awondo, Arambo, Batavéa et Lowé sont les principales cours d'eau de cette zone

(MOMBO et ITONGO, 2011). Connaissant ainsi, l'une des plus fortes pluviométries du Gabon, avec en moyenne de 1970,6 mm par an et 26,3°C de température moyenne annuelle (DGMN, 2018). Et s'intègre dans la région climatique « climat équatorial de transition de la zone centrale » (MALOBA MAKANGA, 2009), Avec une saison sèche de trois mois (juillet-août-septembre) et une longue saison pluvieuse de neuf mois, marquée par des orages fréquents et des pluies abondantes d'octobre à juin (MALOBA MAKANGA, 2010).

Le choix de l'agglomération de Libreville a été justifié, d'abord par l'existence du réseau de stations de mesure des concentrations particulaires et des données satellitaires. Ensuite, par sa population qui représente 44,77% de la population globale du Gabon (RGPL, 2013). Cette population est la plus susceptible d'être menacée par les effets négatifs de la mauvaise qualité de l'air et l'inconfort thermique. Ces effets négatifs sont souvent dû à la croissance urbaine, les activités humaines et les perturbations naturelles subies à différentes échelles spatiales et temporelles au sein de cette agglomération (NGUEMA, 2014).

Par ailleurs, cette étude a été réalisée de février 2022 à Janvier 2023. Ce cadre temporel correspond à la période de collecte des données particulaires, qui s'est effectuée sur onze (11) sites de mesure dans l'agglomération de Libreville. Ainsi, la carte de localisation (carte 1) met également en évidence le réseau des différentes stations de collectes des données de concertation particulaire.

Les hommes de science, depuis l'Antiquité, se sont intéressés aux relations entre le climat et la ville. D'abord sur l'aspect de la prise en compte des conditions climatiques d'un site pour l'implantation et la conception architecturale des cités. Ensuite, dans l'influence de la ville sur ses habitants et son environnement, notamment en matière de pollution de l'air (OKE, 2006). L'étude sur les îlots de chaleur urbains et qualité de l'air dans l'agglomération de Libreville serait une contribution à divers niveaux.

Ainsi, nous déclinons ici, les intérêts socio-économique, environnemental et scientifique qui ont orienté le choix de notre thématique :

Du point de vue socio-économique, le défi est de fournir des données nécessaires pour la définition de certaines dispositions en matière de lutte contre les effets des ilots de chaleur urbain et de politique de prévention, mais aussi de réduction du taux de concentration des polluants. C'est un support d'aide à la décision pour la politique d'aménagement urbain (pour le Ministère de l'Habitat et l'Urbanisme et du Cadastre dans ses Programmes

d'Urbanisation), la gestion de l'environnement urbain (sur base du Plan National d'Action pour l'Environnement en respect de la loi cadre n°007/2014 relative à la Protection de l'Environnement en République Gabonaise) et la gestion de santé publique (ministère du transport, de la santé). Afin de réduire le coût économique lié aux dommages sanitaires de cette pollution de l'air à Libreville (EDOU EBOLO et al, 2022).

Du point de vue environnemental, l'intérêt réside dans la connaissance du fonctionnement naturel des milieux urbains, car il est crucial de repenser les relations Homme/Nature au travers de la gestion et du Développement Durable de nos paysages urbains. C'est une contribution à la connaissance des variables atmosphériques influençant le climat de l'agglomération de Libreville. Le Ministère des Eaux et Forêts, chargé du Plan Climat, pourra mettre en place des interventions cibler de lutte contre les ilots de chaleurs urbains et la pollution de l'air, ayant des conséquences néfastes sur l'environnement et la santé des individus en tenant compte des caractéristiques climatiques du milieu. Pour ainsi intégnrer le confort thermique dans la conception et l'aménagement des espaces urbains.

Par ailleurs, l'intérêt scientifique de cette étude est celui de renforcer les recherches sur les questions des températures et de qualité de l'air à l'échelle locale (ASSEKO, 2017 ; MODINGA DIKONGO, 2018 ; NGO, 2019 ; NZINGA, 2019 ; OBIANG ZOGO, 2020 ; IKANIA, 2021 ; EDOU EBOLO et al, 2022). En effet, très peu d'études ont été faites sur la thématique au plan local. Etant donné le manque d'informations liées à ces deux enjeux au niveau local, cette étude se voit une contribution dans la base de données sur la qualité de l'air et les températures de surfaces dans l'agglomération de Libreville. De plus, la cartographie des îlots de chaleur et la qualité de l'air de l'agglomération de Libreville se réfèrent ici comme un outil de sensibilisation pour le Ministère de la Santé, le Ministère de la Planification et de la Programmation du Développement, des ONG environnementales, le Département Environnement de BRAINFOREST et d'autres experts du Ministère du Transport, de la Santé et de l'Economie.

Aujourd'hui, le Gabon est fortement engagé dans la lutte contre le réchauffement climatique. Il faut savoir que les écosystèmes littoraux de manière particulière, connaissent des mutations liées aux pressions des contraintes environnementales et anthropiques. Ces contraintes conduisent à des hausses de températures et à la dégradation de la qualité de l'air (WILBY, 2008 ; LI ET BOU-ZEID, 2013).

En partant du décret 0261/PR, portant promulgation de la loi n° 007/2014 relatif à la Protection de l'Environnement en République Gabonaise, en ses articles 53 et 54, qui stipulent que « l'Etat a le devoir de préserver la qualité de l'air contre toute forme de pollution susceptible de nuire aux écosystèmes, à la santé et au cadre bâti, mais aussi interdit le rejets directs dans l'atmosphère de toutes fumées, vapeurs, particules solides ou liquides, substances ainsi que tout gaz, tout aéorosol ou toute autre forme de matière ou énergie, qui dépassent les seuils de pollutions fixés par voie réglementaire »

Un projet intitulé `' Qualité de l'air du grand Libreville » voit le jour, par le biais de la Direction Générale de l''Environnement du Ministère des Eaux et Forêts, de l'Université d'Oregon et de l'ONG We Need défenseuse de l'environnement. Ce projet s'inscrit dans le prolongement des recherches sur le concept de pollution de l'air, dont les résultats encore préliminaires confirment l'impact de la pollution atmosphérique liée à l'émission de fumées diesel, à des conditions météorologiques, à la toxicité potentielle de l'exposition précoce aux émissions, à la faune et la flore.

- D'étudier les répercussions de l'exposition quotidienne et répétée aux particules
sur la santé de la population du grand Libreville. Entre autre, les connaissances sur le niveau d'exposition à la pollution de l'air permettront la sensibilisation. La sensibilisation des politiques et des populations dans le but d'impulser un changement de comportement. Bon nombre de personnes n'en mesure pas le degré de dangerosité, pourtant il en va de la santé humaine.

- Doter le Gabon d'outil fiable pour la lutte contre dégradation de la qualité de

- Développer des capacités au Gabon pour la surveillance et l'évaluation de la qualité de l'air ambiant en temps réel, afin de mieux connaître et limiter l'impact de la pollution atmosphérique.

Ces objectifs visent à préserver l'intégrité des personnes et l'intégrité de l'environnement urbain (ASSEKO, 2017). C'est de ce projet qu'est issu notre thématique de travail.

Plusieurs travaux portés sur la connaissance des îlots de chaleur urbains et la qualité de l'air rassemblent et mettent en cohérence diverses réflexions conceptuelles, théoriques et

empiriques pouvant faire avancer les débats sur les questions de compréhension, de gestion de la pollution de l'air et du développement des climats locaux (microclimat). L'intérêt porté sur cette thématique se veut de plus en plus grandissant (KERGOMARD et al, 2002).

Au nombre de ces travaux jugés utiles pour la bonne compréhension de notre problématique et notre approche méthodologique nous avons :

En matière de santé urbaine, l'approche de l'OMS est axée sur l'amélioration de la qualité de l'air, de l'eau et de l'assainissement. Mais aussi de prendre des mesures en faveurs du climat urbain (OMS, 2016).

En 1987, l'OMS a établi les premières lignes directrices relatives à la qualité de l'air (OMS, 2007). Elles ont été révisées à plusieurs reprises (1997, 2005 et 2021) afin de prendre en compte les nouvelles études concernant les effets de la pollution de l'air sur la santé publiées dans la littérature scientifique (OMS, 2000 ; OMS, 2006 ; OMS, 2007 ; OMS, 2016 ; OMS, 2021).

Cependant, quelques études spécifiques, notamment de (ROUSSEL et al, 1997), de (KERGOMARD et al, 2002), (ADEME, 2012), (ZITO et al, 2015), (MOHAMED et al, 2020) et de (CALENDA, 2021) qui ont traité des modifications de l'environnement atmosphérique des agglomérations urbaines résultant à la fois des processus physiques (radiatifs, thermodynamiques et dynamiques), qui entraînent l'individualisation du climat urbain, et de modifications de la composition chimique de l'air par adjonction de gaz ou de particules polluants. Autrement dit, des îlots de chaleur urbain et de la qualité de l'air. Ces auteurs mettent en évidence de l'intensité d'îlot de chaleur urbain atmosphérique et l'îlot de chaleur urbain de surface. Cette mise en évidence découle à une comparaison des deux concepts mesurés par le canal thermique de Landsat 8. Ces derniers, ont également pratiqué des collectes de données météorologiques et de pollution atmosphérique à l'échelle de l'agglomération. Tout cela pour aboutir à la cartographie du climat urbain et de la pollution atmosphérique qui requiert des méthodes spécifiques d'interpolation spatiale, prenant en compte les relations statistiques entre paramètres atmosphériques et descripteurs synthétiques du tissu urbain.

Au Gabon, voici les quelques études axées sur la pollution de l'air et la température de surface :

MALOBA M., en 2010, dans son ouvrage « Les précipitations au Gabon : climatologie analytique en Afrique ». C'est l'un des ouvrages de référence sur les questions climatiques au Gabon. A travers celui-ci, est faite, une fine analyse de la répartition des précipitations à l'échelle nationale tout en mettant en relation l'influence des facteurs climatiques et naturels (topographie) dans différentes régions. Les aspects de températures y sont abordés.

NGO et al a, en 2016 a mené une étude dans deux grandes villes du Gabon (Libreville et Port- Gentil) à partir des moniteurs de mesure de la qualité de l'air peu coûteux. Il en ressort de cette étude que la pollution dans les quartiers populaires est plus importante que celle des quartiers résidentiels et que le trafic routier est une source importante de pollution dans les communautés à faible revenu (NGO et al, 2017).

ASSEKO, en 2017, à travers son étude, examiné l'impact des saisons sur les niveaux de pollution au Gabon, notamment à Libreville et Franceville. Cette étude comparative révèle que, bien que la qualité de l'air soit bonne, Libreville a un niveau de de concentration PM2.5 en dessous du seuil fixé par l'OMS. Alors que la ville de Franceville à le niveau juste fixé par l'O.M. S (ASSEKO, 2017).

MODINGA DIKONDO, en 2018, dans son étude sur `'estimation des températures de surface par télédétection à Libreville entre 1987 et 2017: essai d'analyse de corrélation avec les éléments du milieu», met en évidence l'influence du bâti et de la végétation sur la température se surface. De ce fait, la diminution de la végétation s'accompagne de la hausse des températures à Libreville. Ces changements sont également liés à l'urbanisation rapide de la ville et ses environs (MODINGA DIKONDO, 2018)

NZINGA (2019) a mené une étude sur la pollution de l'air en particulier sur le niveau de concentration des PM2.5 et du lien potentiel entre ces particules et les maladies d'asthmes et de bronchites. Il en ressort au cours de cette étude que le niveau de PM2.5 était élevé à certain moment par rapport aux normes de l'OMS mais qu'il n'existait aucun lien significatif entre la présence des particules et les maladies d'asthmes et de bronchite (NZINGA. 2019).

OBIANG ZOGO, en 2020, a étudié le lien entre les paramètres météorologiques qui influent sur la concentration des PM2.5 à Libreville et interpréter les variations des PM2.5 à l'aide des données de télédétection. Il ressort de ce travail, que l'évaluation des variations spatiotemporelles des PM2.5 présente des concentrations supérieures aux normes de l'OMS et que les concentrations des PM2.5 sont influencées par les paramètres météorologiques : notamment la température et l'humidité relative (OBIANG ZOGO, 2020).

IKANIA, en 2021, a travaillé sur « pollution de l'air par les PM10 dans le deuxième arrondissement de Libreville ». Il met en relief dans son travail, la répartition des sources à l'origine de la pollution de l'air par les PM10. Ces sources sont localisées particulièrement aux abords des voies principales.

EDOU EBOLO et al, en 2022, dans un article intitulé « État des lieux de la qualité de l'air à Libreville (Gabon) : impacts sanitaires et coût économique de 1990 à 2019 », abordent l'aspect économique de la pollution de l'air. Ils ont traité des relations entre la pollution de l'air, la santé des populations et le coût économique. Il en ressort qu'à l'exception des émissions anthropiques, l'état de la qualité de l'air est critique dans toute la période d'étude (1990-2019). L'aspect sanitaire de la pollution de l'air montre une croissance dans l'ensemble avec plus de 800 décès prématurés par an. Le coût économique lié aux dommages sanitaires de cette pollution de l'air à Libreville est de l'ordre de 2 milliards de dollars US en moyenne annuelle, et représente environ 13,71 % du PIB national.

Cependant, aucune de ces études n'a abordé la relation entre la formation des foyers de concentration de chaleur et la pollution de l'air. Il apparait donc important de faire un gros plan sur cet aspect, afin de fournir des détails concernant le lien entre îlots de chaleur urbains et qualité de l'air dans l'agglomération de Libreville.

La plupart des villes d'Afrique sont caractérisées depuis la seconde moitié du XXe siècle par une forte urbanisation (ROPIVIA et DJEKI, 1995 ; OKANGA-GUAY, 1998). Elles évoluent actuellement dans des environnements rendus difficiles par des maux que sont la démographie galopante, l'exode rural, la qualité de l'habitat, et du logement, les divergences entre les facteurs structurants et les fonctions urbaines qui ont pour conséquence un étalement difficile à maîtriser (TRAORE, 2013). Depuis plusieurs années, il est observé des perturbations spatiotemporelles au sein de l'agglomération de Libreville (inondations, déchets, pollution..), liée à un processus de croissance urbaine (urbanisation galopante et croissance démographique) (OKANGA-GUAY, 2002 ; EDOU EBOLO, 2005 ; ALLOGHO-NKOGHE, 2006 ; MOMBO ET EDOU EBOLO, 2007 ; NDONG MBA, 2007 ; MOUNGANGA, 2012 ; OKANGA-GUAY, 2013 ; NGUEMA, 2014 ; NGUEMA ET NDONG MBA, 2021). En effet, depuis les années 1960, l'agglomération de Libreville n'a cessé de modeler son espace urbain suivant la pression démographique liée aux mobilités de ces populations (MADEBE, 2014 ; NDONG MBA, 2007(A), 2007(B) ; MOUNGANGA, 2014). Passant ainsi, de 20 % de taux d'urbanisation en

1960, à 73 % en 1993 (OKANGA-GUAY, 2002 : 101), à 87 % en 2013 (DGS-RGPL, 2015) et à 90 % en 2019 (PERSPECTIVE MONDE 2021).

L'occupation anarchique, irrationnelle et démesurée de l'agglomération de Libreville (PAPSUT, Déclaration de la politique urbaine, 2001) traduisent premièrement, des bouleversements de cette aire urbaine et l'entassement de sa population dû à l'exode rural à compter des années 1980 suite au boom pétrolier. Deuxièmement, elles traduisent la modification de sa surface, par une forte diminution des espaces végétalisés au détriment du bâti, et de l'émission de gaz ou de particules qui résultent des activités de ses habitants. Par conséquent, cette occupation démesurée est à l'origine de la pollution de l'air et au développement des microclimats de cet espace urbain (MODINGA DOKONDO, 2018 ; NZINGA, 2019 ; OBIANG ZOGO, 2020). Autrement dit, cette occupation démesurée conduit à la dégradation de la qualité de l'air et à la formation des îlots de chaleur urbain.

Signalons tout de même que la ligne directrice de l'OMS de 2006 relative à la qualité de l'air, est fixée à 10 ug/m3 de concentration moyenne annuelle de PM2.5. Pour le cas de Libreville, elle a été largement dépassée au cours de la période 1990 à 2019 (EDOU EBOLO et al, 2022). Cette pollution de l'air présente des variations spatiotemporelles (Ibid.). L'apparition de microclimats urbains caractérisés par des ilots de chaleurs et de fraicheurs liés aux écarts de températures de surface dans différents milieux de Libreville (MODINGA DIKONDO, 2018), jouerait un rôle impactant négativement la qualité de l'air (OBIANG ZOGO, 2020). Il serait rationnel de pouvoir identifier et appréhender le lien entre îlots de chaleur urbains et qualité de l'air dans l'agglomération de Libreville, cela pour un meilleur environnement urbain. Car ils peuvent interagir l'un avec l'autre.

Nous visons, mettre en évidence les facteurs jouant un rôle important dans la spatialisation des températures de surface et l'évaluation de l'état de l'air de l'agglomération de Libreville afin de contribuer à l'amélioration de son environnement, de la santé de sa population et des politiques d'aménagement urbain. Dès lors, nous nous sommes interrogés de savoir quel lien existe entre îlots de chaleur et la qualité de l'air dans l'agglomération de Libreville ? Autour de cette question principale, deux questions spécifiques ont suscité notre intérêt :

Quelles sont les zones d'îlots de chaleur au sein de l'agglomération de Libreville ? Quel est l'état de la qualité de l'air dans cette agglomération de Libreville et quelle peut être la relation entre les îlots de chaleur et la qualité de l'air de l'agglomération de Libreville ?

Cette étude a pour objectif général de montrer la relation existante entre les îlots de chaleur et de la qualité de l'air dans l'agglomération de Libreville.

Montrer l'état de la qualité de l'air dans l'agglomération de Libreville et examiner la relation entre les îlots de chaleur et la qualité de l'air dans l'espace urbain de Libreville.

Les îlots de chaleur se localisent dans les milieux densément bâti de l'agglomération de Libreville.

La qualité de l'air est un mauvais état de l'air. Car les concentrations moyennes des PM2.5 et PM10 dépassent les normes d'OMS et sont influencées par la température de l'air.

Pour présenter ces travaux, le manuscrit est découpé en 2 grandes parties. La première partie comprend le chapitre 1 qui porte sur l'agglomération de Libreville, suivi du chapitre 2 relatif aux généralités sur l'îlot de chaleur urbain et la qualité de l'air, et enfin le chapitre 3 qui met en évidence le cadre théorique et le cadre méthodologique. La seconde partie se consacre d'abord à la question scientifique 1, avec le chapitre 4 présentant mesure et spatialisation des ilots de chaleur urbain de l'agglomération de Libreville. Ensuite, le chapitre 5 s'intéresse aux

questions scientifiques 2, et portes sur l'analyse de la variation spatio-temporelle des concentrations des PM10 et PM2.5 au sein de l'agglomération de Libreville.

ASPECTS PHYSIQUES DE L'AGGLOMERATION DE LIBREVILLE ET GENERALITES SUR L'ILOT DE CHALEUR URBAIN ET SUR LA QUALITE DE L'AIR.

La formation des ICU, qui est liée à un processus complexe avec différentes interactions entre le climat et la pollution de l'air, est différente d'une région à l'autre (LAI et CHENG, 2008). Des travaux intégrant de manière couplée des campagnes de mesure et des analyses statistiques sont devenus indispensables pour identifier et étudier le phénomène des ICU et de qualité de l'air. Plusieurs causes de source anthropique et naturelle favorisent la dégradation de la qualité de l'air (causé par les activités humaines) et l'émergence et l'intensification des îlots de chaleur urbains (présents dans les milieux urbains densément bâtis) (SARRAT et al, 2005 ; GIGUERE, 2009).

A cet effet, il semble judicieux que nous présentons dans cette partie : aspect spatial et humain de l'agglomération de Libreville, les généralités sur l'îlot de chaleur urbain et de la qualité de l'air, le cadre théorique et le cadre méthodologique. Cela pour une bonne compréhension et une appréhension de ces deux phénomènes dans notre territoire d'étude (figure1).

Figure 1 : compréhension du phénomène des ICU et de qualité de l'air.

Compréhension et
appréhension des
îlots de chaleur
urbain et la qualité
de l'air dans l'espace
urbain de Libreville

(courant scientifique,
outils, méthodes,
traitement des données et
types d'analyses)

CHAPITRE 1 : L'AGGLOMERATION DE LIBREVILLE.

Le présent chapitre à présenter la zone géographique soumise à notre analyse : l'agglomération de Libreville. La compréhension des phénomènes d'îlot de chaleur urbain et de la qualité de l'air, dépend de la morphologie de la ville, du type de bâti, de la taille de l'agglomération (BIGORGNE 2015) et des activités économiques (ARMAN, 1901). Ainsi, décrire les aspects géophysiques et humains incombe de présenter la complexité de l'environnement physique et l'évolution spatiale et humaine de cette agglomération.

La mise en évidence du milieu physique de l'agglomération de Libreville est une nécessité pour le diagnostic et la compréhension des phénomènes d'îlot de chaleur urbain et de la qualité de l'air. Ce milieu physique est constitué de la géologie, la topographie, la couverture végétale, le réseau hydrographique et le climat.

L'agglomération de Libreville se trouve sur des terrains sédimentaires côtiers remontant du Crétacé (EKOME WAGA, 2003). Ainsi, le calcaire de SIBANG, d'âge Turonien, dont la quasi-totalité du territoire d'étude est constitué, est la principale formation géologique (MOMBO et ITONGO, 2011). Dans ce contexte géologique, cet espace est caractérisé par « des faciès littoraux, fluvio-lacustres, lacustres, continentaux et fluvio-marins surmontés de formations de couverture, argileuses, limoneuses et sableuses » (MOMBO et ITONGO, 2011). C'est une formation aussi appelée Azilé, a une épaisseur de 500m à 600 m (LASSERRE, 1958)

Cette agglomération est entaillée sur des formations géologiques d'âge turonien, des alluvions récentes, Sénonien à Danien, Cénomanien et Série Anté-aptiènne (Figure 2). Plusieurs paramètres corrélés ont influencé la morphologie et l'évolution de cet espace urbain. Notamment le climat, les facteurs hydrodynamiques, et les facteurs anthropiques pour ne citer que cela.

Source : d'après Guy-LASSERRE (1958), Réalisée par ZOLO-M'BOU Dergy-Strede, 2023.

Se trouvant sur l'un des trois grands ensembles géomorphologiques, particulièrement celui des basses terres de la région côtière (MOMBO, 2004), l'agglomération de Libreville se présente comme un espace relativement bas à l'exception d'une ligne de crête Sud-Est Nord-Ouest (Carte 2) servant de ligne de partage entre le bassin de la Noya (Cocobeach) et des fleuves tributaires de l'Estuaire du Gabon et de la Baie de la Mondah (DELHUMEAU M., 1969).

Outre ce relief dont repose cet espace dans son ensemble, nous notons également la présence d'une plaine littorale appartenant aux basses plaines et collines du bassin sédimentaire côtier (MOMBO, 2004), Sa topographie reste marquée ainsi par de larges vallées marécageuses séparant des collines et longues et étroites croupes ou interfluves (MOMBO et ITONGO, 2011). De même, dans ce relief, « les altitudes varient du trait de côte à l'Ouest, 0 m, vers les ondulations continentales, autour de 126 m » (MOMBO et ITONGO, 2011), avec pour principales élévations les monts Bouët (126 m), Nkol-Ogoum (126 m) et Bisségué (EKOME WAGA, 2003). Ainsi, l'agglomération de Libreville est aménagée sur un ensemble oro-hydrographique accidenté, parsemé de multiples collines et de vallons traversés par des cours

d'eau qui se jettent dans l'estuaire du fleuve Komo ou estuaire du Gabon (MOMBO & ITONGO, 2011 ; NDONGHAN IYANGUI, 2016). « Cette topographie accidentée résulte de la dissection fluviale d'une surface d'aplanissement littorale » (LASSERRE, 1958).

Source : SRTM 30m (EarthExplorer - USGS.gov) de la zone d'étude Réalisé par : ZOLO-
M'BOU Dergy-Strede, 2023.

L'analyse des pentes exprimées en pourcentage selon la classification des pentes à Libreville (MOMBO et ITONGO, 2011) montre que les pentes moyennes (entre 8 et 15%) prévalent le plus, contrairement aux pentes fortes (entre 15 et 25%) et très fortes (> 25%) (carte 2).

L'agglomération de Libreville est dotée d'une biodiversité floristique riche et diversifiée, en raison de la proximité avec le réseau hydrographique dense (ANPN, 2016). Une étendue de forêt avoisine la région de Libreville-Owendo-Akanda. Ses extensions sont visibles à ONDONGHO ou MINDOUBE dans la commune de Libreville. Ainsi, des ilots forestiers intra-urbains, notamment l'Arboretum de SIBANG dans Libreville et l'Arboretum RAPONDA Walker dans Akanda, ou encore la forêt classée de l'Ikoy-Komo (située à proximité de ALENAKIRI et AWOUNGOU dans la commune d'Owendo), y sont également présents (ANPN, 2016). Nous pouvons remarquer trois (3) grands types de formations végétales dans cette région. Il s'agit d'abord de la forêt dense et humide qui occupe encore une superficie d'environ 25.514 ha (Ibid.). Ensuite, les reliques de forêts primaires et enfin des forêts secondaires jeunes (KOUMAKALI, 2021).

La forêt de mangrove, généralement localisées aux abords des cours d'eau dont l'estuaire du Rio Mouni, la baie de la Mondah, l'estuaire du Komo (ONDO ASSOUMOU, 2017), occupe environ 11.621 ha (LEBIGRE, 1983).

Sur un plan écologique, ces formations végétales contribuent aussi à la régulation de la température et au processus biochimique de photosynthèse qui favorise une bonne qualité d'air.

Avec un réseau hydrographique dense (Carte 3), la région Libreville-Owendo-Akanda est parcourue par vingt et un (21) bassins-versants, de taille et morphologie inégale (MOMBO et ITONGO, 2011). L'essentiel de ce réseau hydrographique est composé de chenaux d'écoulement des eaux pérennes ou intermittentes, à savoir les sources de rivières et leurs affluents qui confluent vers l'estuaire (Muni, Mondah, Komo). Comme principaux bassins versants, nous avons : Mbatavéa, Arambo, Awondo, Gué-Gué, Ogombié et Mékangoué.).

Carte 3: Présentation du réseau hydrographique de l'agglomération de Libreville.

Réalisé par : ZOLO-M'BOU Dergy-Strede. (2023) Données : SRTM 30m (EarthExplorer - USGS.gov) de la zone d'étude, OpenStreetMap.

Cette remarquable hydrographie constitue ici un des paramètres essentiels à la compréhension de la dynamique des flux énergétiques de surface. En effet, à travers le processus des températures de surface, ce potentiel hydrique contribue à la régulation des masses d'air chaudes dans l'atmosphère de cette région.

L'agglomération de Libreville appartient au régime climatique équatorial, donc soumise à un climat de type équatorial de transition, avec une saison sèche de trois mois (juillet-août-septembre) et une longue saison pluie de neuf mois d'octobre à juin (MALOBA MAKANGA, 2010). De plus, la température moyenne annuelle est de 26,3°C et ses précipitations sont en moyenne de 1970,6 mm par an (DGMN, 2018). Les paramètres climatiques retenus sont : l'évaporation, l'insolation, les centres d'action et vents, l'humidité et les précipitations.

Selon les relevés faits à l'échelle nationale, l'évaporation est de 1000 mm/an (LERIQUE, 1983). Cette évaporation est liée à la valeur de l'évapotranspiration des végétaux qui va avec la température, l'insolation et les vents. Cependant, elle change en fonction inverse de l'humidité relative (MALOBA MAKANGA, 2009).

L'ensemble du pays, le Gabon, bénéficie d'une insolation peu importante : en moyenne 1400 heures par an (LERIQUE, 1983). Cette faiblesse de l'insolation est due à une importante nébulosité qui augmente de la côte vers l'intérieur (Ibid.). Les minimas sont toujours relevés en saison sèche (juillet-septembre) et les maximas en janvier-février, mais les variations mensuelles ne présentent pas de grandes amplitudes (Ibid.).

A Libreville, l'insolation est parmi les plus importantes du pays avec plus de 1500 heures (CAB4 CITGB, 2011).

Notre zone d'étude se trouve sur la portion de la zone intertropicale africaine traversée par l'Equateur et bordée par l'Océan Atlantique. Cette zone est sous la dépendance des anticyclones des Açores, Egypto-libyen, de Sainte-Hélène Sud-Africain, Indien et des flux et masses d'air qui leurs sont associés (MPOUNZA et SAMBA-KIMBATA, 1990).

Tous ces anticyclones diffusent des alizés¹ vers les basses pressions équatoriales. C'est l'anticyclone de Sainte-Hélène, situé en moyenne entre 25° et 31° de latitude sud et entre 2° et

¹ Vent à composante d'Est de la zone intertropicale soufflant dans la basse troposphère des anticyclones subtropicaux vers l'équateur (BAUD et al, 1997).

16° de longitude ouest, qui joue le rôle le plus important pour le Gabon en général et l'agglomération de Libreville en particulier : en prenant une direction sud-ouest/nord-est vers l'équateur, au-dessus de l'océan Atlantique, il est responsable de la saison de pluie. Les vents dominants au sol sont de secteur sud-ouest pour plus de 50% de leur fréquence (MALOBA MAKANGA, 2010).

Les flux issus du maximum de Sainte-Hélène traversent notre territoire d'étude se dirigeant ainsi vers le nord-est (Figure 3) cela pendant le mois de juillet. Les variations saisonnières sont faibles et les variations régionales dépendent du relief. (CAB4 CITGB, 2011).

Figure 3 : Circulation en surface des vents de l'Afrique Equatoriale Atlantique en juillet

Source : MALOBA MAKANGA, 2010; Modifié par ZOLO-M'BOU Dergy-Strede, 2023 1.1.4.4 Humidité

L'humidité relative durant toute l'année au Gabon en générale et au sein de l'agglomération de Libreville en particulier est de plus de 80%, faisant de lui un pays très humide. Cette humidité est fonction inverse des températures cela à l'échelon journalier. Ainsi, l'humidité relative moyenne mensuelle est comprise entre 80,5 % (en juillet) et 88,5 % (en

octobre). Ce sont des valeurs très élevées, normales dans un pays << baigné » toute l'année par un air équatorial (chaud et humide) (INSTITUT PEDAGOGIQUE NATIONAL, 2008).

Les maximums journaliers (très proches de 100 %) ont toujours lieu à la fin de la nuit. Les minimums sont relevés vers 14 heures (35 à 40 % pendant la saison sèche, 60 à 70 % pendant la saison humide) (INSTITUT PEDAGOGIQUE NATIONAL, 2008).

L'agglomération de Libreville subit un climat de type équatorial avec un régime pluviométrique bimodal et une pluviométrie moyenne de 2500 mm ; et par un grand nombre de jours de pluie : 170 à 200 (CAB4 CITGB, 2011). En effet, MALOBA MAKANGA, 2009, affirme qu'à : « Libreville, les pluies légères prédominent tout au long de l'année (Figure 4).

Figure 4:Distribution des pluies journalières à Libreville (1991-2000)

De fait, il pleut de manière presque continue de septembre à mai et les mois les plus arrosés sont novembre et, dans une moindre mesure, avril. La saison sèche ne survient en réalité qu'entre juin et août. Les pluies moyennes varient entre 20,1 et 50 mm, les fortes pluies sont représentées par la classe supérieure à 50 mm (MALOBA MAKANGA, 2009).

Dans cette section, il s'agit de réaliser une description spatiale et démographique de l'agglomération de Libreville. La connaissance ici, de l'occupation humaine, de la population, du type d'habitation et des activités économiques permettront d'apprécier ou mieux diagnostiquer les phénomènes d'ilot de chaleur urbain et de la qualité de l'air dans cet espace.

1.2.1 Évolution géo-historique de l'occupation humaine de l'agglomération de Libreville

Depuis les indépendances, l'urbanisation s'est graduellement accélérée dans les pays africains, cela pour atteindre des proportions assez grandes (OKANGA-GUAY, 1998). À cet effet, l'agglomération de Libreville étant dans le groupe des villes hétérogènes s'inscrit dans cette logique. L'augmentation rapide de sa population s'accompagne d'un étalement urbain qui traduit une augmentation considérable de sa surface agglomérée (MOUGHOLA LEYOUBOU, 2020). Elle est passée, de 10 km² en 1960 à 174 km² cinquante ans plus tard (RABENKOGO, 2015 : 2) cité par NGUEMA (2015).

L'organisation de cette région de Libreville²-Owendo-Akanda s'est réalisée progressivement et remonte à la fin de la période coloniale. Il est donc judicieux de noter ici, que la commune d'Akanda³ au nord de Libreville a été créée en 2013. Tandis que la commune d'Owendo⁴ était à l'origine une zone industrielle et portuaire de Libreville. Ce n'est qu'en 1995 que la localité d'Owendo est devenue une commune de plein exercice (NGUEMA, 2005). Le tableau 1 présente ainsi la superficie des trois communes de l'agglomération de Libreville.

Source : d'après Nicaise RABENKOGO ; Réalisé par ZOLO-M'BOU Dergy-Strede. (2023)

2 Décret n°289/PR- MI-RA. SVPG du 20 mars 1974, et par l'ordonnance n° 688/PR/MIDSM du 23 juin 1995).

³ Créée selon l'ordonnance n°8/2013 du 21 février 2013 portant suppression du département du cap, de la commune

⁴ Créée selon l'ordonnance n°6/2013 du 21février 2013 portant modification du périmètre de la commune

Entre 1993 et 2013, la population de cet espace n'a cessé d'évoluer. Elle a crû de 67,8% (MOUGHOLA LEYOUBOU, 2020). Ainsi, en 1993 Libreville comptait une population urbaine de 419 596 habitants sur une population totale de 1 014 976 habitants soit une proportion de 41,3% (RGPH, 1993). Vingt ans plus tard, sa population totale est passée à 703 939 habitants (RGPL, 2013). La forte concentration de la population en ville est source des transformations que l'agglomération de Libreville connaît au fur et à mesure qu'elle s'étale dans ses périphéries. La population urbaine de la capitale gabonaise continue de progresser. En 2010, l'étude menée par ELLE NGOMO au sein des mairies de Libreville montre que la ville atteint déjà 800 000 habitants (Graphique 1).

Graphique 1 : Evolution de la population dans l'agglomération de Libreville

Source : (RGPH, 1993 ; ELLE NGOMO, 2010 ; RGPL, 2013) : Réalisé par ZOLO-M'BOU Dergy-Strede, 2023

Au vu du rythme de l'évolution de la population et surtout du système d'occupation du sol particulièrement anarchique, le processus d'étalement et d'urbanisation de cette ville ne va certainement pas aller en ralentissant (MADEBE, 2014).

Les villes africaines ont de manière générale, maintenu le modèle de développement qui dominait pendant la période coloniale : à savoir des villes aux deux visages, avec, d'un côté, les quartiers européens bien structurés, pourvus en infrastructures et équipements et, de l'autre, les quartiers indigènes insalubres, surpeuplés, appelés « villages africains » par Guy LASSERRE, 1958. En effet, quoique les différents plans d'urbanisme initiés et les quelques opérations de restructuration effectuées, on retrouve jusqu'à nos jours ces deux catégories de quartiers. Cela se manifeste même dans la structuration des infrastructures et des édifices qu'on y rencontre. On a donc la coexistence de deux types de tissus urbains : les quartiers structurés et intégrés, et les quartiers sous-équipés et sous-intégrés. Cette situation est aussi très caractéristique de la croissance urbaine de la ville qui se fait de façon anarchique. Conduisant, à quelques lieux, à une urbanisation sauvage sur des espaces qui ne font pas encore partie des limites de l'agglomération ou dans des vallées marécageuses. C'est ce que NZIENGUI MABILA a appelé le « laisser-faire » (NZIENGUI MABILA, 1987). Il s'ensuit alors une transformation progressive du tissu des zones rurales dont la physionomie devient de plus en plus urbaine et aboutit à un mélange de constructions modernes et de maisons précaires souvent en planches installées de façon anarchique (MOUSSAVOU, 2012). Les cités planifiées et les lotissements sont des structures spatiales souvent sous formes d'ilots (Cité Damas, cité charbonnages, lotissements Nzeng-Ayong, Bikélé, SNI, Angondjé...) (ENGO ASSOUMOU, 2007)

Tableau 2 : Classification de type de quartiers dans l'agglomération de Libreville

Source: MOUSSAVOU Roland R. A, 2012, Réalisé par ZOLO-M'BOU Dergy-Strede, 2023

Dans la figure 5, les photos E, F, G et H présentent « L'univers en contre-plaqué en planche et en tôle » de NDONG MBENG H.F. les `'matitis» La photo H présente des habitations compactes, dont l'effet de précarité et de promiscuité sont des dominateurs communs. Généralement la circulation n'est pas aisée dans ce type de quartier, car ces maisons sont construites dans un marécage.

A : Immeuble haut de gué-gué ; B : Logements sociaux agondjé; C : R+1 ancienne SOBRAGA ; D : villa bas de gué-gué ; E : Maison précaire derrière l'ENS ; F : Maison en planche PK7 ; G : aperçu des maisons de beau séjour ; H : aperçu des maisons de Kinguélé

En revanche, la photo G illustrent des logements entassés dont les matériaux de constructions dominant sont les briques. La physionomie de ces habitations justifie l'absence d'une politique d'occupation du sol au profit des constructions libérales individuelles. Le statut

exceptionnel de certains quartiers modernes et leurs habitats tire son origine lors de la mise en place des grands projets d'aménagement de Libreville (NDONG MBA, 2004). Les habitations sont généralement en bordure de route, avec de grande clôture ; elles sont construites en dur, dont le niveau de hauteur moyen est R+1 (photo A, B, C et D).

La voirie présente un rôle moteur dans le mode de constitution des entités urbaines. Ainsi, l'agglomération de Libreville, selon l'analyse d'ENGO-ASSOUMOU, est très caractérisée par le modèle de développement où les activités urbaines et les équipements collectifs sont fonction du réseau de voies existantes (ENGO-ASSOUMOU, 2007). Tout en considérant son mode d'occupation de l'espace, il en résulte trois formes de voiries, du moins en ce qui concerne l'armature principale (Figure 5).

Réalisée par ZOLO-M'BOU Dergy-Strede, 2023 Source : Données vectorielles : https://extract.bbbike.org?sw_lng=10.486&sw_lat=1.248&ne_lng=12.481&ne_lat=3.124&for mat=srtm.osmxz&city=trois+zone&lang=fr et Google Earth 2023

Les voiries primaires sont des voies de circulation à grande vitesse. Ce sont des boulevards, les voies express et les voies rapides (Photos A, C et D), où la prudence est requise (figure 7). A ce titre, nous pouvons dire que l'agglomération de Libreville dispose que d'une seule voie terrestre d'accès, la RN1 qui part du Boulevard du Bord de Mer, par le Boulevard Bessieux, vers l'intérieur du pays. Nous pouvons également citer la voie qui débute du rond-point la Démocratie (photo B, figure 7) à l'aéroport pour rélier la commune Akanda. De même, le linéaire, route Aéroport (Photo D, figure 7) - Boulevard Léon MBA du bord de Mer, passant par le Ministère des affaires étrangères et continue jusqu'à la commune d'Owendo (Photo A, planche 2).

Figure 7 : présentation de quelques voiries primaires de l'agglomération de Libreville

A : carrefour SNI ; B : rond-point de la démocratie ; C : plage Léon MBA ; D : lycée d'Etat Cliché ZOLO-M'BOU Dergy-Strede, Octobre 2023

Il s'agit des voiries inter-quartiers qui sont composées de voies de liaison et permettent de desservir les quartiers et à partir des voies structurantes (voiries primaires). L'agglomération de Libreville, très tourmenté par une succession de vallées et de crêtes (MOMBO et ITONGO,

2011), ne permet pas une ouverture facile d'un réseau de voies plus serré (absence de planification). La figure 8, page suivante, présente quelques voiries secondaires de Libreville.

Figure 8 : présentation de quelques voiries secondaires de l'agglomération de Libreville

A : derrière le tribunal ; B : Saint-Georges (nzeng-ayong) ; C : carrefour Léon MBA ; D : débarcadère d'ambrouwé Cliché ZOLO-M'BOU Dergy-Strede, Octobre 2023

Cet espace possède un ensemble de pistes et sentiers non négligeables, formant la voirie tertiaire. Elles prédominent dans des quartiers spontanés ou dans des secteurs en voie d'urbanisation. Leurs tracés sont généralement instables car changeant souvent en fonction des nouveaux besoins et des périodes climatiques. Les pistes sont des voies obtenues par simple débroussaillage ou par le passage régulier de quelques véhicules alors que les sentiers sont le fait du passage des personnes à pied. La figure 9, page suivante, présente quelques voiries tertiaires de l'agglomération de Libreville.

Figure 9 : présentation de quelques voiries tertiaires de l'agglomération de Libreville

A : marché d'Oloumi ; B : avant le marché petit Akandais ; C : au show-show PK8 ; D :

De façon générale, le réseau de voies urbaines assure trois fonctions principales : l'accès à la ville et le décongestionnement de la circulation, les liaisons inter-quartiers, la desserte des habitations.

1.2.4 Présentation des activités économiques et l'assainissement 1.2.4.1 Présentation des activités économiques

L'agglomération de Libreville est un pôle majeur du commerce et des services liés à ses fonctions politique et administratif, mais aussi de ville cosmopolite, industrielle et portuaire (particulièrement à Owendo). La taille, les fonctions et la nature des activités sont ainsi fonction du dynamisme de la ville (NOUKPO, 2011).

Cet espace monopolise en son sein plus de 70% des entreprises commerciales et industrielles du Gabon (NDONG MBA, 2004). L'activité manufacturière se distingue essentiellement par des industries de consommation telle que l'agroalimentaire, textile, transformation du bois, constructions métalliques, informatique, pour ne citer que cela.

L'activité commerciale repartit entre la grande distribution (faite par hypermarché Mbolo, Cecado, Score, Ceca-Gadis, Sangel...), les magasins des Syro-Libanais et les échoppes des Africains de l'Ouest. (NDONG MBA, 2004). La figure 10 présente quelques voiries tertiaires de l'agglomération de Libreville. La Planche 5, ci-après, présente quelques marchés de l'agglomération de Libreville.

Figure 10 : présentation de quelques marchés et commerces de l'agglomération de Libreville

A : Marché d'Oloumi ; B : Marché du PK8 ; C : super CEKADO carrefour SNI ; D :

Lieux de rencontre entre l'offre et la demande, le grand marché central de Mont-Bouët et les marchés de quartier (exemple : Nkembo, Oloumi, Louis, Akébé, le petit akandais, carrefour SNIS...) constituent des lieux d'animation et de ventes des biens et des services. Les petits métiers du secteur informel y sont présents. Mais également dans toute l'agglomération, souvent installés illégalement le long des axes de circulation. Ces différentes activités (micro-commerce, restauration de rue, réparation de pneumatiques, services en tout genre) occupent une place importante dans l'économie de l'agglomération de Libreville (NDONG MBA, 2004).

Comme les autres villes gabonaises, la région Akanda-Libreville-Owendo, dans son ensemble, n'a pas de plan d'urbanisation adéquat et formé. Les constructions anarchiques empiètent sur les réseaux d'assainissement prévus ou détériorent les ouvrages existants. De ce

fait, la problématique des eaux usées et de l'assainissement présente des potentielles pollutions, des nuisances et des risques environnementaux et sociosanitaires (MOMBO et EDOU EBOLO, 2007). Nous pouvons citer parmi plusieurs, la dégradation de la qualité de l'air.

Conclusion

Au vu du rythme de l'évolution de la population et surtout du système d'occupation du sol particulièrement anarchique, le processus d'urbanisation de cette ville ne va certainement pas aller en ralentissant. Cette croissance multiforme accroit la productivité économique et la prolifération des activités économiques dans le secteur informel. Cependant elle reste un facteur de l'anarchie observée dans l'organisation de l'espace urbain de l'agglomération de Libreville d'une part et, favoriserait la formation d'ilot de chaleur urbain et la dégradation de la qualité de l'air d'autre part.

CHAPITRE 2 : GENERALITES SUR L'ILOT DE CHALEUR URBAIN ET LA QUALITE DE L'AIR

L'objectif de ce chapitre est de présenter les généralités sur l'îlot de chaleur urbain et la qualité de l'air dans le cadre de ce travail de recherche. Ce chapitre comprend la description de l'îlot de chaleur urbain et la description de la qualité de l'air.

Plusieurs études ont montré qu'une ville de manière générale, modifie les conditions météorologiques, ce qui entraine l'accroissement de la température au sein de celle-ci (OKE, 1978 ; OKE, 1982 ; DUBREUIL et al, 2011 ; FABRIZI et al, 2010 ; AZEVEDO et al, 2016). Par conséquent, amène d'importantes répercussions négatives sur les dimensions sociales, environnementales et économiques de la ville (AKBARI et al., 2011). Nous pouvons particulièrement citer l'îlot de chaleur urbain (figure 11). Il s'avère essentiel ici d'explorer les causes et les impacts des ICU, de même que leurs effets sur la santé. Afin de présenter le cadre théorique et une connaissance générale des ICU.

Pour comprendre comment fonctionne un îlot de chaleur urbain, il faut donc connaître les mécanismes et les paramètres physiques qui en sont à l'origine. Les différents paramètres météorologiques comme la température, l'humidité relative et le vent (des facteurs naturels)

influencent le climat local. Il y'a plusieurs causes de source anthropique (qui favorisent l'émergence et l'intensification des îlots de chaleur urbains). Ces facteurs anthropiques à l'origine de la formation des ICU sont généralement :

Une chaleur directe ou indirecte est produite par les activités humaines comme les transports, l'industrie, le chauffage ou la climatisation (MDDEP, 2006). Ces productions de chaleurs perturbent l'équilibre thermique de la planète Terre dont la température moyenne est de 15 °C. En effet, en expulsant des gaz à effets de serre (GES) dans l'atmosphère, les activités humaines augmentent la capacité de Terre à absorber le rayonnement infrarouge, et donc sa température (Figure 12).

A l'échelle d'une ville, la formation des ICU est également due à la sommation des chaleurs anthropiques avec la chaleur naturelle. Lorsque cette dernière est déjà élevée, notamment à cause du rayonnement infrarouge réfléchi de multiples fois, les chaleurs anthropiques accentuent le phénomène et rendent la ville difficilement supportable en terme de température⁵.

⁵Plus de détail consulté : Ecole nationale supérieure d'architecture de Grenoble : Grenoble.archi.fr

La perte de couvert forestier en milieu urbain est causée en grande partie par l'urbanisation et l'étalement urbain (développement résidentiel, commercial ou industriel). Autrement dit, la densification progressive d'une ville et le développement des infrastructures urbaines ces dernières décennies en sont les causes principales (AZEVEDO et al, 2016).

De cette perte de végétation découle une perte de fraîcheur en milieu urbain (GIGUERE, 2009). Il faut savoir que la végétation joue un rôle essentiel de protection contre la chaleur grâce au phénomène d'évapotranspiration et d'ombrage des sols et des bâtiments. Pendant le processus naturel d'évapotranspiration de la vapeur d'eau, l'air ambiant se refroidit. La végétation participe aussi à une bonne gestion des eaux pluviales et à une meilleure qualité de l'air dans une ville (English et al., 2007).

Durant ses dernières décennies, l'amplification de l'urbanisation a occasionné la modification des types de recouvrement des sols (RUSHTON, 2001). Les sols naturels ont été remplacés par des matériaux imperméables. Des matériaux n'assurent pas de fonctions de filtration et d'absorption de l'eau, et modifient le parcours naturel des eaux pluviales. De manière générale, dans une ville, le taux d'infiltration des sols est de 15 % et la quantité ruisselée, de 55 % (USEPA, 2007). À l'opposé, en milieu naturel, environ 50 % des eaux de pluie sont infiltrées dans le sol et 10 % ruissellent vers les cours d'eau (Ibid.).

Par conséquent, les processus naturels rafraîchissants (comme l'évaporation de l'eau contenue dans les sols et l'évapotranspiration de la végétation) sont restreints et ne peuvent pallier le réchauffement urbain. De plus, les revêtements imperméables contribuent à la contamination des cours d'eau récepteurs, entre autres par le ruissellement qui entraîne les polluants chimiques (p. ex. les hydrocarbures et les pesticides) et par les débordements d'égouts causés par les pluies intenses.

Les propriétés des matériaux qui composent les bâtiments, les voies de circulations et les infrastructures bâtiments stockent de la chaleur. Par conséquent, influencent le microclimat et les situations de confort thermique. L'inertie thermique et l'albédo sont des propriétés thermiques de matériaux.

Le principe d'inertie thermique peut se résumer comme la capacité d'un matériau à accumuler puis à restituer un flux thermique. Plus le temps d'absorption et de restitution est

long, plus le matériau a une grande inertie thermique (cas des bâtiments mal adaptés) (figure 13).

Ce principe d'inertie est une des premières raisons de la formation des îlots de chaleur urbains car les matériaux de construction ont une inertie thermique bien plus grande que la terre (GIGUERE, 2009). A titre d'exemple, le béton ordinaire à une capacité thermique de 2 400 à 2 640, la terre sèche de 1 350 (en KJ/m3. °C - Kilo Joule par mètre cube par degré Celsius) (RUSHTON, 2001).

L'albédo est la capacité d'une surface à réfléchir le rayonnement solaire (RAMADE, 1993). C'est le deuxième paramètre des matériaux qui influe sur leur comportement face à la chaleur. Il représente l'énergie solaire réfléchie par rapport à l'énergie solaire reçue (Energie réfléchie / Energie reçue) (figure 14 page suivante).

Figure 14 : L'albédo correspond au rapport entre énergie reçue et énergie réfléchie

L'albédo s'exprime en fraction de 0 à 1, où 1 représenterait une surface qui réfléchirait 100 % de l'énergie et 0 une surface qui absorberait entièrement les rayonnements sans aucune réflexion (COLOMBERT, 2008). Ainsi, une surface dont l'albédo est inférieur à 0,03 (ou 3 %) est perçue comme noire, celle dont l'albédo est supérieur à 0,8 (ou 80 %) est perçue comme blanche (figure 15). Une surface parfaitement blanche ou un miroir parfait réfléchi 100 % de la lumière, et a donc un albédo de 1, à l'inverse, une surface parfaitement transparente ou d'un noir parfait a un albédo de 0 (Ibid.). L'albédo est source de réchauffement des centres urbains (Ibid.).

Concevoir et aménager un espace découlent aux choix des matériaux selon différentes exigences techniques, notamment en fonction des coûts et des besoins de sécurité et de durabilité (AIDA et GOTOH 1982 ; BRATTEBO et BOOTH, 2003). Il semble toutefois que les considérations environnementales, comme la lutte aux îlots de chaleur urbains, aient été généralement négligées jusqu'à maintenant (Ibid.).

Le modèle d'urbanisation et de développement de la ville serait la cause principale des îlots de chaleur (OKE, 1988). La ville concentre naturellement plusieurs activités humaines émettrices de chaleur et des matériaux qui emmagasinent de la chaleur et qui le restituent plus tard (une fois que la température de l'air est redescendue). Ainsi, le flux thermique de l'atmosphère urbaine reste toujours positif (figure 16).

Figure 16 : Flux d'énergie et de rayonnement au-dessus d'une zone urbaine et d'une zone

La densité de construction n'est pas un élément à négliger. Tout d'abord, parce que les bâtiments déploient des surfaces de réflexion des rayonnements infrarouge. Ensuite, parce ce qu'ils font obstacle aux écoulements d'air qui dissipent la chaleur (figure 11). Ensuite, au niveau

du sol, la vitesse du vent est sensiblement plus faible qu'au-dessus des bâtiments qui freinent la circulation de l'air, ce que l'on appelle la longueur de rugosité (COLOMBERT, 2008).

La morphologie urbaine peut également influencer la circulation automobile, même l'encourager et contribuer ainsi à la formation îlots de chaleur urbains et à la dégradation de l'air engendrée par ce mode de transport (OKE, 1988). L'influence de la forme urbaine à l'échelle de la ville sur le climat se retrouve également à l'échelle de la rue et du quartier en fonction de la forme des îlots urbains et de leur orientation (Ibid.).

Les polluants présents dans l'atmosphère urbaine créent un dôme au-dessus d'une ville qui a un impact sur la température du milieu. En effet, il emprisonne la chaleur qui pénètre dans l'atmosphère urbaine et crée un effet de serre local qui emprisonne les rayons du soleil et influence les bilans radiatifs et d'énergie (MESTAYER et ANQUETIN, 1995)

Pour chacun des trois types d'ICU, il y a une méthode d'observation particulière (GARTLAND, 2008) :

La mesure de la température de surface en milieu urbain se fait généralement via l'approche appelée télédétection (WENG, 2009). Ce terme renvoie aux informations recueillies sous forme d'images par les satellites et les avions (VOOGT et OKE, 2003).

La télédétection permet d'aboutir à une information concernant l'ICU de surface couvrant une grande zone urbaine à un instant donné (LAGOUARDE et al, 2010). Plusieurs échelles horizontales sont disponibles en fonction de la résolution d'image souhaitée. Autrement dit, le détail qu'il est possible de discerner sur une image dépend de la résolution spatiale du capteur utilisé (SOBRINO et al, 2004).

La télédétection par drone est en plein essor (LEBAUT, 2021). Cette télédétection de proximité offre l'avantage d'une grande flexibilité par rapport à la télédétection satellite. Son échelle spatiale (prise d'image à basse altitude, environ 50m) est de l'ordre de 100 à 300 m², ce qui en fait donc un outil particulièrement adapté aux échelles fines (DROGUE, 2020).

Les mesures de la température de l'air dans les environnements urbains sont généralement effectuées en plaçant des capteurs dans la couche limite de la canopée urbaine (LEBAUT, 2021).

Dans cette méthode in situ, il est possible de distinguer ce que l'on appelle :

- activité « Stationnaire ou fixe » : qui consiste à localiser des stations météorologiques dans l'agglomération urbaine étudiée puis à enregistrer des variables climatiques (LEBAUT, 2021).

- activité dite « mobile » - c'est-à-dire des itinéraires de déplacement en ville à pied ou en utilisant les transports (ARNFIELD, 2003).

Les mesures de la température de l'air dans les environnements urbains sont également effectuées en plaçant des capteurs dans la couche limite urbaine (LEBAUT, 2021).

Les méthodes sont nombreuses pour observer le phénomène d'îlot de chaleur dans la couche limite. Les premières mesures ont été prises par le biais de plusieurs ballons captifs lancés simultanément en zone urbaine et rurale ou encore à l'aide de grandes tours instrumentées (OKE, 1976). Ultérieurement, les équipes de recherche se sont tournées vers l'utilisation d'hélicoptères ou d'avions instrumentés (LECONTE, 2014).

Les îlots de chaleur urbains présentent des risques pour la santé et l'environnement. 2.1.3.1 Effet sur l'environnement

Les îlots de chaleur urbains conduisent ordinairement au smog⁶. En effet, le smog est un type de pollution de l'air, composé de particules fines et d'ozone troposphérique. Il se forme lors de la réaction du soleil, de la chaleur et des polluants (oxydes d'azote (NOx) et composés organiques volatils (Cov) (AKBARI et al., 2001).

Les températures élevées peuvent également affecter la qualité de l'air intérieur. Cela favorise la croissance des acariens, des moisissures et des bactéries. Certains produits toxiques, tels que la colle utilisée pour fabriquer des meubles et des matériaux de construction, sont libérés lors de fortes chaleurs (SALOMON et AUBERT, 2004).

Par temps chaud, les îlots de chaleur urbains sont sujets aux problèmes de stress thermique. Ainsi, la chaleur étouffante générée par les îlots de chaleur urbains pourrait entraîner malaises, faiblesses, troubles de la conscience, convulsions, évanouissement, coup de chaleur,

⁶Pour plus de detail consultez, Notre-planète-info http://www.notre-planete.info/

et même exacerber les maladies chroniques existantes, telles que le diabète, l'insuffisance respiratoire, les maladies cardiovasculaires et cérébrovasculaires, les maladies du système nerveux et les reins jusqu'à la mort (HEMON et JOUGLA, 2003). La figure 17 ci-après présente les seuils de risques de la thermorégulation.

Source : med.univ-angers.fr et smbh.univ-paris13.frModifié par : ZOLO-M'BOU Dergy-Strede

L'objectif primordial de la lutte contre le problème des îlots de chaleur urbains est de réduire les risques sanitaires qui y sont associés, notamment ceux liés aux vagues de chaleur, et les problèmes causés par la pollution urbaine, notamment les problèmes respiratoires. Afin d'augmenter l'albédo des revêtements, pour ainsi limiter l'effet sur environnement et la santé humaine, plusieurs solutions peuvent être envisagées :

-Limiter l'impact des matériaux : par des moyens tels que des revêtements par des couleurs pâles,

-L'asphalte et le béton coloré : La technique consiste à ajouter des pigments pour augmenter la réflectivité du matériau.

-Mesure de végétalisation : En rendant le sol perméable (parcs, arbres, espaces verts, etc.), l'air peut être refroidi par l'évaporation du sol et la transpiration des plantes.

-Intégrer à la planification urbaine la bonne circulation des vents : Mener des recherches sur le mouvement de l'air dans une ville, notamment dans ses rues et ses espaces publics, permet d'identifier les zones qui causent de l'inconfort. Ces informations peuvent ensuite être utilisées pour mettre en oeuvre des mesures correctives dans l'urbanisme et la conception du territoire.

-Intégrer l'inertie thermique dans le choix des matériaux : La capacité d'une substance à accumuler de la chaleur et à retarder sa libération pendant une période déterminée (appelée temps de déphasage) est ce qui détermine son inertie thermique.

Cette partie illustre les origines de pollution de l'air, les effets sanitaires et environnementaux de la pollution de l'air ambiant et les moyens de lutte contre la pollution atmosphérique, qui permettent de mieux cerner de manière générale la notion de qualité de l'air.

Comprendre les sources d'émissions est un enjeu majeur pour les pouvoirs publics, d'une part pour comprendre les secteurs émetteurs et les polluants émis dans l'atmosphère, et d'autre part pour élaborer les politiques de réduction des émissions les plus ciblées et les plus adaptées. Il faut savoir que les sources de pollution atmosphérique ambiante sont d'origines fixes ou mobiles, ponctuelles ou diffuses (BENARIE, 1980).

Les sources fixes sont majoritairement issues de toutes les combustions incomplètes liées aux activités industrielles ou domestiques, tels que l'installation d'incinération des déchets et les luminaires Industrie et artisanat : métallurgie, activité secondaire industrie, raffineries, usines pétrochimiques, cimenteries, Chimie, etc... (BISSON, 1986).

Les principaux polluants des sources fixes dérivent de l'oxydation du carbone organique présent dans les combustibles, d'impuretés (soufre) et de l'azote de l'air (QUENEL et al, 2003).

Les parts respectives de ces sources varient en fonction de la nature des agglomérations, de l'organisation urbaine et de leur degré d'industrialisation (BENARIE, 1980). Ainsi, pour les sources fixes, les indicateurs majeurs sont le SO2, les PM10, les NOX, les métaux et les Dioxines (Ibid.).

Les polluants de source mobile proviennent notamment des gaz d'échappement moteur, également par évaporation d'Essence et de Diesel (BISSON, 1986).

Les principaux polluants sont le monoxyde de carbone (CO), le dioxyde de carbone CO2, le dioxyde d'azote NO, hydrocarbures aromatiques Monocyclique (HAM), grain fin Suspension (PS), hydrocarbure aromatique Hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) et des moteurs Plomb (Pb) dans les moteurs diesel et à essence Plomb (BENARIE, 1980).

Par secteurs, nous pouvons observer une croissance relative très nette de la part des transports, principalement routiers (QUENEL et al, 2003). Pour les véhicules automobiles, les émissions sont surveillées par les indicateurs CO, NOX, PM10 et PM2.5 (Ibid.).

Nous présentons ici, de façon exhaustif, des méthodes d'évaluation de la qualité de l'air. Partant d'un état des lieux relativement large (littérature scientifique), de nombreuses méthodes apparaissent pertinentes pour la surveillance de la qualité de l'air. Ces méthodes reposent sur la réalisation de campagnes de mesure, le plus généralement suivie d'un traitement statistique ou géostatistique des données, Campagne d'échantillonnage et interpolation spatiale et l'élaboration de relations statistiques.

Le réseau de surveillance fournit des renseignements sur les niveaux de pollution ambiante. Il consiste en quelque stations de surveillance fixes à surveiller le CO, le NO, le NO2, l'ozone, les MP2,5, les MP10, et le sulfure d'hydrogène. Les stations de surveillance sont munies de dispositifs de surveillance continue ou ponctuelle. La surveillance continue fournit des données en temps réel sur les concentrations de polluants, normalement sous forme de moyenne sur une heure, tandis que les dispositifs de surveillance ponctuelle, qui recueillent des matières particulaires sur des filtres, fournissent des moyennes distinctes sur des périodes plus longues, généralement de 24 heures

Cette méthode est le plus souvent employée dans les zones non couvertes par la mesure fixe ou la modélisation, en particulier dans les petites et moyennes agglomérations. Sa mise en oeuvre s'accompagne des recommandations suivantes :

- Echantillonnage spatial et temporel: Les points de mesure se répartiront sur l'ensemble du domaine, de manière à couvrir à la fois l'espace géographique et l'espace des variables d'influence (i.e. toute la gamme des valeurs prises par ces variables : émissions, densité de population, etc.). On pourra se référer aux recommandations de (WROBLEWSKI et al., 2007 ; FOUQUET et FAUCHEUX, 2008 ; FAUCHEUX et al., 2009 ; MALHERBE et DEBRY,

2009 ; MALHERBE et LETINOIS, 2010). Afin de pouvoir estimer une concentration moyenne annuelle, les concentrations seront mesurées en différentes périodes de l'année.

- Interpolation : L'interpolation s'effectuera préférentiellement par krigeage et IDW, techniques d'estimation largement éprouvée en qualité de l'air. Le principe et l'utilisation du krigeage et de l'IDW sont décrits dans de nombreuses publications (voir par exemple de MALHERBE et ROUÏL, 2003 ; WROBLEWSKI et al., 2007 ; ZITO et al, 2015).

Sont ici concernées les méthodes permettant d'élaborer une relation statistique simple entre les concentrations du polluant d'intérêt et une ou plusieurs variables explicatives (ARRUTI et al, 2011). Il est généralement fait usage de la régression linéaire multiple (BANERJEE et al, 2011). Selon la nature des données disponibles et les corrélations préalablement mises en évidence, différentes approches sont possibles :

- Construction d'une relation site par site au moyen d'un historique de données variables dans le temps. Exemple : expression de la concentration moyenne journalière en un point en fonction des concentrations d'autres polluants, de paramètres météorologiques, d'émissions variables dans le temps, etc. (BANERJEE et al, 2011).

- Construction d'une relation moyenne unique à partir de données variables dans l'espace (recueillies en plusieurs sites). Exemple : expression de la concentration moyenne annuelle, éventuellement d'un quantile, en fonction des concentrations d'autres polluants, des émissions totales annuelles, de la densité d'urbanisation ou de population, de la topographie, de données météorologiques moyennes, etc. (Ibid.).

La pollution de l'air est particulièrement néfaste pour la santé, neuf personnes sur dix sont aujourd'hui exposées à des niveaux de pollution atmosphérique causant plus de 7 millions de décès chaque année (OMS, 2016). De plus, un tiers des décès provoqués par un accident vasculaire cérébral, le cancer du poumon ou une cardiopathie lui sont attribuables (OMS, 2021). Une exposition de quelques heures à quelques jours peut entrainer des irritations oculaires ou des voies respiratoires, des crises d'asthme, l'exacerbation de troubles cardio-vasculaires et respiratoires conduisant souvent à une hospitalisation, et dans les cas les plus graves au décès (Ibid.). L'annexe 1 présente l'impact des aérosols selon leur taille. Les particules fines et ultra fines (de diamètre, < 2,5 um) sont particulièrement dangereuses, car leur petit diamètre, permet

de pénétrer plus en profondeur, et ainsi atteindre la région alvéolaire, ce qui provoque des dommages importants sur les fonctions respiratoires.

Les politiques de lutte contre la pollution atmosphérique ont contribué à une amélioration de la qualité de l'air. Notamment dans les pays industrialisés au cours de ces trois dernières décennies (QUENEL, 2003). Toutefois, la situation reste préoccupante en raison principalement de l'évolution des émissions d'origine automobile : aujourd'hui, l'amplification majeure de la circulation auto-mobile constitue un facteur de risque prépondérant pour la santé publique (OMS, 2016). Comme préconisation : une gestion des risques liés à la pollution atmosphérique devrait comporter ses divers aspects: un cadre législatif et réglementaire, un système national de surveillance, d'alerte et d'information, une dynamique de progrès technologiques, une action sur les comportements individuels et collectifs, et un secteur d'études et recherches portant sur l'ensemble de ces approches, notamment dans le domaine sanitaire (QUENEL, 2003).

Conclusion

Ce chapitre met en lumière les généralités sur l'îlot de chaleur urbain et la qualité de l'air. Notamment les origines de la pollution atmosphérique et de la formation de l'îlot de chaleur urbain. Les sources de pollution atmosphérique ambiante sont d'origines fixes (liées activités industrielles ou domestiques) ou mobiles (gaz d'échappement moteur). Tandis que la formation de l'îlot de chaleur urbain est dû aux émissions de gaz à effet de serre, la perte progressive du couvert forestier dans les milieux urbains, l'imperméabilité des matériaux, certaines propriétés thermiques des matériaux, la morphologie urbaine et la taille des villes. Afin d'étudier les différents aspects du phénomène d'îlot de chaleur urbain et de la qualité de l'air. Ainsi, plusieurs méthodes de mesures sont disponibles. Dans le cas de la mesure de température d'air dans la canopée urbaine et de la qualité de l'air, les méthodes de mesures in situ fixes sont employées. Les mesures fixes sont plus adaptées à l'étude de la distribution temporelle de température d'air et d'évaluation de la qualité de l'air à travers des indicateurs.

CHAPITRE 3: CADRE THEORIQUE ET METHODOLOGIQUE DE

L'objectif de ce chapitre est de présenter le cadre théorique et la méthodologie utilisée dans le cadre de ce travail de recherche. Ce chapitre comprend le cadre théorique et le cadre méthodologique.

Le raisonnement sur la thématique d'îlot de chaleur urbain et de la qualité de l'air se doit de se consolider avec des concepts qui existent. Pour se faire, l'analyse des documents consultés visait à nous aider à cerner les concepts impliqués dans notre étude. Nous présenterons ici, la revue bibliographique, le Développement Durable, les Objectifs du Développement Durable et la considération éthique.

Comme toute recherche scientifique, la recherche géographique fait appel à la recension de la documentation existante. En effet, la recherche documentaire a constitué la première étape de notre recherche. Nous avons procédé à une analyse bibliographique et filmographique des documents ayant trait de manière globale ou spécifique à notre thématique de travail.

Pour mener à bien cette étape, nous avons élaboré une fiche de travail (exemple en annexe 2) pour l'exploitation des documents. Cette fiche, a favorisé une bonne organisation de notre documentation. Ainsi, les informations recueillies via internet, dans le Laboratoire LAGRAC, le Local de Géomatique, à la bibliothèque du département de Géographie et à la bibliothèque Universitaire (Où nous avons consulté des mémoires de masters, des thèses, des ouvrages généraux et collectifs, des notes de cours, etc.) ont été facilement utilisées pour comprendre l'état de la question, la meilleure connaissance des méthodes de recherche et leurs applications pratiques et pour des illustrations.

Le cadre théorique choisi est celui du Développement Durable dont la réflexion doit être motivée par la volonté de réduire les impacts de la ville sur le climat urbain et sur la qualité de l'air dans les villes en adoptant des politiques d'aménagement aptes à garantir la résilience des villes.

Le Développement Durable (DD) se définit comme étant « un développement qui répond aux besoins du présent sans compromettre la capacité des générations futures de répondre aux leurs » (ONU, 2017). Aujourd'hui, la notion de Développement Durable fait partie intégrante du discours de la majorité des dirigeants et des politiques de développement (ATLAS OF SUSTAINABLE DEVELOPMENT GOALS, 2017). Ce concept est toutefois apparu après une longue réflexion sur les effets néfastes de l'activité humaine sur l'environnement (ONU, 1992).

La mise en oeuvre du programme des Nations unies à l'horizon 2030, adopté en 2015 par la communauté internationale, représente un engagement commun qui nécessite la contribution de tous (WORLD CITIES REPORT, 2016). Les objectifs de développement durable (ODD) définissent le monde que nous voulons. Particulièrement, un monde remplit de bonnes conditions de vie des sociétés humaines, présentes et futures. Pour ce faire, ces ODD s'attaquent également aux changements climatiques.

Notre étude sur les îlots de chaleur urbains et la qualité de l'air s'inscrit donc dans la matrice de deux Objectifs de Développement Durable (ODD) :

« Une ville durable est une ville qui respecte les priorités du développement durable (sociales, économiques et environnementales) et qui permet à tous ses habitants de vivre dans de bonnes conditions et le plus en harmonie possible avec la nature. » (WORLD CITIES REPORT, 2016). Cette ville rend le présent plus agréable tout en préservant le futur.

« Les changements climatiques correspondent à un changement du « temps moyen » observé dans une région donnée. Le temps moyen comprend tous les éléments que nous associons habituellement au temps, à savoir la température, les caractéristiques des vents et les précipitations. Lorsque nous parlons des changements climatiques à l'échelle de la planète, nous faisons référence aux modifications que connaît l'ensemble du climat de la Terre. À long terme, la rapidité et l'ampleur des changements climatiques peuvent avoir de nombreuses conséquences sur les écosystèmes ainsi que sur les activités humaines » (Ibid.). Il faut donc prévoir et s'adapter aux catastrophes naturelles liées au climat.

L'urbanisation rapide rend la population mondiale plus vulnérable aux effets du changement climatique. Pour lutter contre ces différentes menaces au Développement Durable,

de nombreuses villes ont pris des mesures pour développer leur résilience et répondre aux risques grandissants liés au climat. Par conséquent, nous voulons à travers ce travail inscrire l'agglomération de Libreville dans cette lutte contre les menaces au Développement Durable.

La dimension éthique dans la mise en oeuvre d'un dispositif de recherche en science, fait depuis plusieurs années déjà l'objet d'une réflexion intense au sein de la communauté scientifique (MONDAIN et SABOURIN, 2009). C'est un enjeu qui occupe une place majeure dans la gestion de la recherche (LAMBERT-CHAN, 2012). Notre étude ne déroge point à cette règle importante. Ainsi, dans le cadre de notre étude sur les îlots de chaleur urbains et de la qualité de l'air dans l'agglomération de Libreville, un protocole de recherche a été soumis aux membres du LAGRAC pour examen et validation.

Dans un souci du respect des règles d'éthique, plusieurs mesures ont été prises. Notamment, dans la gestion des données enregistrées et dans l'interprétation des résultats obtenus. La valeur fondamentale au coeur de toute recherche est la quête et du respect de la Vérité. Le principe de l'obligation de vérité trouve tout son sens dans ce travail au niveau :

- des résultats obtenus (fausse interprétation et causer du tort volontairement).

Tout travail de recherche comme celui-ci se doit toujours de définir une méthode qui lui permet d'atteindre les objectifs qu'il s'est fixés. Autrement dit, c'est s'accorder avec Madeleine GRAWITZ qui pense qu'il faut user de « l'ensemble des opérations intellectuelles par lesquelles une discipline cherche à atteindre les vérités qu'elle poursuit, les démontre, les vérifies » (GRAWITZ, 2001). A cet effet, il semble judicieux, dans cette partie, de présenter les données, les méthodes utilisées, les traitements et analyses et les limites du travail.

Les documents cartographiques de la zone d'étude nous ont permis de faire une analyse des éléments physique du milieu. Il s'agit de la carte topographie de Libreville (dans l'Atlas du Gabon) et de carte géologique de l'Estuaire du Gabon de V. Hourcq et J.J. Hauknecht. Ces cartes nous ont données la possibilité d'effectuer des observations de l'espace soumis à notre étude: pentes, altitude, hydrographie et géologie.

L'imagerie satellitaire (aussi appelée imagerie spatiale) est utilisée dans le diagnostic des phénomènes climatiques (USGS - Landsat-8). Particulièrement le phénomène appelé îlot de chaleur urbain (RENARD et ALONSO, 2019). En effet, la grande majorité des études sur les ICU utilisent les images satellitaires. Ces images permettent de produire des cartes de la température de surface d'un territoire. Les TIRS sur le satellite Landsat-8 et TIRS-2 sur le satellite Landsat-9 sont parmi les plus utilisés pour les ICU. Il faut savoir que Landsat-9 est le dernier, donc le plus avancé des capteurs Landsat. Il permet de réduire les interférences lumineuses parasites par rapport aux autres capteurs de la série, ce qui permet d'appliquer de meilleures corrections atmosphériques et d'obtenir des mesures plus précises de la température de surface.

L'image du satellite LANDSAT a été par téléchargement direct sur le site officiel http://landsat.usgs.gov. LC08_L1TP_186060_20220530_20220603_02_T1 (02/08/2022 à 02h18) est le numéro de la scène utilisé. Les produits de données provenant des bandes IRT sont ré-échantillonnées par le fournisseur d'images à une résolution spatiale de 30 mètres (USGS). Les images Landsat-8 sont de niveau L1T (terrain corrigé au niveau 1). Les caractéristiques sont détaillées dans le tableau suivant.

Date	Satellite	Sensor	Correctio n	Path	Row	Résolution	Pan	IR	Projection	Zone
02/08/2022	Landsat 8	"ETM+ "	"L1T"	186	60	30 m	15 m	60 m	UTM- WGS84	"32"

Cette image a servi à faire le calcule d'indices de végétation, à l'estimation des températures de surface à partir des bandes thermiques et l'indentification des îlots de chaleur urbains.

Pour notre étude, nous avons utilisées un SRTM. C'est une image altimétrique de la NASA SRTM (Shutter Radar Topography Mission) de 30m x 30m de résolution a été obtenue auprès du LAGRAC. Cette image est connue pour ses qualités d'extraction des paramètres hydrologiques et morphométriques. A cet effet, les produits dérivés peuvent être le réseau hydrographique, la pente, les courbes de niveau, les bassins et sous bassins versants, et bien

d'autres. Elle nous a permis de générer le réseau hydrographique et le calcul de pente de notre zone d'étude.

Instrument américain à bord du satellite Terra. C'est un imageur, il mesure la température de surface avec une résolution de 1km x 1km à 10h30 de jour et 22H30 de nuit. Le champ de vue de l'instrument combiné, à la présence de nuage, ne permet pas d'avoir une image de la température de surface en tout point du globe chaque jour. En conséquence, lorsqu'une date est sélectionnée, l'application educso-temperature effectue un traitement de synthèse temporelle sur deux semaines pour proposer une carte de températures de surface moyennes, dé-nuagées, de jour et de nuit, la plus réaliste autour de la date choisie⁷.

Par ailleurs, dans le cadre de cette étude nous avons utilisé les données de cartographie de température de l'air qui ont été téléchargées à partir du site officiel https://eolabcnes.users.earthengine.app/view/educsco-temperature ; Celles-ci sont exprimées °C. Elles correspondent aux moyennes de mois d'août qui est celui utilisée pour l'indentification des îlots de chaleur urbains à travers l'image du satellite LANDSAT.

Les particules en suspension dans l'air se nomment aérosol. Les PM10 regroupent les particules de diamètre inférieur à 10 um, les PM2.5 celles inférieures à 2.5 um. La toxicité des particules en suspension est essentiellement due aux particules de diamètre inférieur à 10um Les concentrations de PM2,5 et PM10 sont mesurés en temps réel par des capteurs. Ces capteurs ou moniteurs peuvent être installé à l'intérieur d'un habitat ou à l'extérieur. Dans le cas de notre étude les capteurs de marque `'PurpleAir Classic» ont été utilisés pour la collecte de ces données particulaires. Ces données (obtenues microgramme par mètre cube jig/m3) peuvent être visualisées en temps réel et téléchargées sur le site https://map.purpleair.com/, en sorti de données en unité Celsius et de fichier format CSV.

Figure 18 : Collecte de données et Format de fichier de données particulaires

La température de l'air est la température de l'atmosphère. Cette dernière varie en fonction du temps, du lieu mais aussi avec l'altitude. On utilise régulièrement la température de l'air à 1.5m ou 2m du sol pour décrire les conditions physiques dans lesquelles évoluent les êtres humains. Les données de températures servant à l'interpolation (méthodes de mesures visant spécifiquement l'ICU de la couche de canopée urbaine), ont été encodées grâce aux mesures effectuées par différentes stations des moniteurs PurpleAir Classic de l'agglomération de Libreville. Ces données (obtenues en unité de température Kelvin ou Celsius) peuvent être visualisées en temps réel et téléchargées sur le site https://map.purpleair.com/, en sorti de données en unité Celsius et de fichier format CSV.

Figure 19 : Collecte de données et Format de fichier de données des températures

Nous utilisons, dans les différentes étapes de notre travail plusieurs logiciels, notamment ceux spécialisés dans le traitement d'image, l'analyse spatiale et la restitution cartographique (Tableau 4).

Nom du logiciel	Utilité
Qgis 3.16	Traitements d'images satellitaires
ArcGis®	Restitution et analyse cartographique
XLSTAT	Corrélation entre les variables
SAGAgis	Générer le réseau hydrologique de la zone d'étude.
Microsoft Office® Excel	Mise en forme des tableaux
Microsoft Office® Word	traitement du texte du mémoire
SENIT SNT320	Mesurer la température de la surface d'objets
Appareil photos numérique	Photos voiries, habitats, et autres
... Microsoft Office® Power point	Présentation finale du mémoire

Le thermomètre à rayonnement infrarouge sans contact model SENIT SNT320 nous a permis de mesurer (permet à la fois de mesurer et de convertir l'énergie lumineuse en signal électrique (VOOGT, 2009)) la température de la surface d'objets (en cuivre, en aluminium, en fer, en acier...), de l'eau, sans avoir à les toucher. Il suffit simplement de viser avec un point laser, d'appuyer sur le bouton et de lire la température en moins d'une seconde. Un exemple d'utilisation de cet appareil en annexe 3.

C'est un capteur à faible ou moyen coût (>200.000 Fcfa) de marque `'PurpleAir Classic» qui a été utilisé (figure 20). Ce capteur offre une alternative simple et peu coûteuse. Il mesure les concentrations de PM2,5 et PM10 en temps réel pour un usage résidentiel, scientifique, commercial ou industriel et peut être installé à l'intérieur ou à l'extérieur. Le Wi-Fi intégré permet à l'appareil de transmettre des données (de mesure de la qualité de l'air) à la carte PurpleAir en temps réel, qui est stockée.

Cet outil de collecte est utilisé pour la collecte des données et est directement relié à un serveur en ligne. Un système de positionnement global (GPS) a été intégré dans le moniteur, facilitant la localisation en ligne de ce dernier. Le téléchargement de ces données a nécessité l'utilisation d'un ordinateur et d'un smart phone smart phone doté d'une connexion internet. Ce téléchargement des données se fait à partir du site officiel https://map.purpleair.com/ ; Il nous faut sélectionner le moniteur puis la période voulu et le type de polluant voulu (PM10 ou PM2,5

dans notre cas) enfin lancer le téléchargement. Ces données sont exprimées ìg/m3 dans des fichiers de format CSV. L'organigramme suivant illustre la procédure ainsi développée :

Figure 21 : Collecte des données de la pollution particulaire et de température et acquisition de la base de données

Source: map.purpleair.com/ ; Réalisé par ZOLO-M'BOU Dergy-Strede, 2023

3.2.2.1 Choix d'implantation des moniteurs et réseau de mesure de la qualité de l'air

Dans le but de mettre en évidence l'état de la qualité de l'air de l'agglomération de Libreville et d'établir une cartographie de la pollution particulaire de l'agglomération de Libreville, une campagne de mesure a été menée. Dans le grand Libreville (Akanda-Libreville-Owendo-Ntoum) cas du projet `'Qualité de l'air du Grand Libreville», les sites de mesure sont choisis pour déterminer l'état de la qualité de l'air et permettre une cartographie représentative de la variabilité de la pollution. Seuls les sites de mesure de l'agglomération de Libreville (Akanda-Libreville-Owendo) ont été retenus dans le cadre de notre étude (Carte 4).

Carte 4 : Localisation des sites de mesure de l'agglomération de Libreville

Source :( https://www.openstreetmap.org), Fichier de formes du LAGRAC et données de
terrain.; Réalisé par ZOLO-M'BOU Dergy-Strede, 2023

Le choix de l'installation des moniteurs nécessite, sur un site, une connexion Wi-Fi permanente pour transmettre des données de température et de mesure de concentrations des PM10 et PM2.5 à la carte `'PurpleAir» en temps réel. Mais également influencé par les aménagements de cet espace urbain et les principales sources urbaines, c'est-à-dire le trafic routier, zone industrielle et le brûlage des déchets (cas de la décharge de Mindoubé 1).

Généralement, les sites ou stations de mesure peuvent être de 3 types : (1) les stations locales, particulièrement utilisées pour contrôler les établissements classés, sont situées à proximité de la source de pollution à surveiller et donc sont sous son influence directe ; (2) les stations de fond, utilisées pour surveiller la pollution urbaine, sont situées dans un environnement urbain mais sous l'influence indirecte des sources de pollution, et (3) les stations de fond, situées dans un environnement périurbain.

De même, les spécificités de chaque site de mesure sont résumées dans le tableau 5, où sont mentionnées les localisations des sites ainsi que les infrastructures routières et les sources de pollution environnante. Ainsi, on constate que ces sites sont entourés de routes (proches et éloignées) bitumées et non bitumées pour certaines (ce qui influence des particules en suspension). Situés également dans des quartiers populaires, dans des zones résidentielles, à l'exception du site ENEF qui se trouve dans une zone périurbaine mais à proximité d'une grande route bitumée, avec une circulation importante.

Tableau 5: Principales caractéristiques des sites de mesure de l'agglomération de Libreville

Zone de localisation du site de mesure		latitude		longitude		Routes à proximité		Routes éloignées	Descriptions
Foyer Alénakiri		0.330440		9.478297		Bitumées		Bitumées	Ce site est situé non loin de grand village(Owendo) et près de la zone portuaire; le trafic routier est principalement composé camions, de véhicules transports personnels avec quelques lignes de transport public.
Clean Africa		0.371078		9.496658		Bitumées		Bitumées	Site situé à Mindoubé 1 et à proximité d'une décharge. principalement sous l'influence du trafic routier avec quelques Population à faible et moyen revenu.
PK11 MELEN		0.399861		9.515378		Non Bitumées		Bitumées	Site situé au PK11, un quartier sans route asphaltée, avec des populations à faible et moyen revenu.
TTIGE (Foyer Plein- Niger		0.378483		9.460967		Bitumées		Bitumées et Non Bitumées	Ce site est situé à plaine Niger Près des grandes routes circulaires avec des populations de classe moyenne.
0.408590	9.440571		Bitumées		Bitumées		Localisé au croisement du Boulevard Omar Bongo et l'avenue d'Oyem, avec un niveau élevé de trafic routier, quartier composé d'immeubles de 2 à 5 niveaux.
0.425618	9.440427		Bitumées et Non Bitumées		Bitumées		Situé à l'Université Omar Bongo, point de mesure principal du projet. Le trafic environnant est important (personnes et véhicules).
0.413746	9.474748		Non Bitumées		Bitumées		ce site est situé dans une zone de la municipalité la plus densément peuplée du pays (Nzeng-Ayong)
0.487567	9.385530		Bitumées		Bitumées		Localisé à l'aéroport Léon MBA, à proximité d'une route principale et influencé par un trafic aérien.
0.497238	9.392980		Bitumées		Bitumées		Près des grandes routes circulaires d'Okala avec des populations de classe moyenne.
0.507846	9.402675		Bitumées		Bitumées		Ce site est situé dans un quartier; le trafic routier est principalement composé de véhicules personnels avec quelques lignes de transport public. Avec des bâtiments habitée par des populations à revenus élevé et moyen.
0.614008	9.322746		Non Bitumées		Bitumées		Localisé au cap estérias, l'école nationale des eaux et forêts ; sous l'influence du trafic routier et des aérosol marins

Réalisé par ZOLO-M'BOU Dergy-Strede, 2022 3.2.2.2 Détection des îlots de chaleur

Pour l'identification des îlots de chaleur, la méthodes d'analyse spatiale relatives à l'ICU de la couche de canopée urbaine et la méthode de mesure relatives aux températures de surface sont présentées ci-après.

A partir des mesures in situ de la température de l'air, nous avons mis en évidence, les ambiances thermiques de l'agglomération de Libreville. La méthode déterministe dite pondération inverse de l'IDW a été utilisé pour spatialiser les données des températures des différents sites de mesure. La figure présente le procédé de l'élaboration de cette carte relative à l'ICU de la couche de canopée urbaine.

Figure 22: processus d'élaboration de la carte relative à l'ICU de la couche de canopée urbaine

Afin de déterminer précisément où sont situés les îlots de chaleur urbains de surface, l'emploi de certains outils est essentiel, dont les plus utilisés relèvent de la Géomatique et plus spécifiquement de l'analyse cartographique d'images (exemples : images satellites Landsat ou images aéroportées).

La télédétection satellite est l'unique méthode offrant la possibilité de quantifier les températures de la surface (Ts) à large échelle et d'établir un descriptif spatio-temporel et de localiser de l'ICU (WENG, 2009). Dans le cadre de cette étude, nous avons choisi d'exploiter les images dans l'infrarouge des satellites Landsat qui ont l'avantage de couvrir l'intégralité de l'agglomération de Libreville avec une résolution spatiale de 30 m. Les Ts dans ce travail ont été obtenues par application de la méthode single-channel de SOBRINO et al (2004) qui permet d'éliminer les effets atmosphériques se produisant entre la surface de la Terre et les capteurs satellitaires (WICKI et PARLOW, 2017). La température de la surface terrestre peut être estimée ou calculée à l'aide des canaux Landsat 8. En particulier, la bande 10 comme bande thermique, et les bandes 4 et 5 pour calculer l'indice de végétation par différence normale (NVDI). Les formules de l'USGS se présentent comme suit (l'équation doit être résolue à l'aide de l'outil Calculatrice raster d'ArcMap) :

ML = facteur de mise à l'échelle multiplicatif spécifique à la bande à partir des métadonnées (RADIANCE_MULT_BAND_x, où x est le numéro de la bande).

AL = facteur de mise à l'échelle additif spécifique à la bande à partir des métadonnées (RADIANCE_ADD_BAND_x, où x est le numéro de la bande).

TOA = 0,0003342 * « Bande 10 » + 0,1 TOA = 0,0003342 * « Bande 10 » + 0,1 ? Conversion de la température TOA en luminosité

K1 = Constante de conversion thermique spécifique à la bande à partir des métadonnées (K1_CONSTANT_BAND_x, où x est le numéro de la bande thermique).

K2 = Constante de conversion thermique spécifique à la bande à partir des métadonnées (K2_CONSTANT_BAND_x, où x est le numéro de la bande thermique)

Par conséquent, pour obtenir les résultats en degrés Celsius, la température radiante est ajustée en ajoutant le zéro absolu (environ -273,15 °C).

BT = (1321,0789 / Ln ((774,8853 / « %TOA% ») + 1)) - 273,15 ? Calcul de NDVI

Notons que le calcul de l'IVDN est important car, par la suite, il faut calculer la proportion de végétation (P_v), qui est fortement liée à l'IVDN, et l'émissivité (å), qui est liée àl'IVD v.

NDVI = Flottant (Bande 5 - Bande 4) / Flottant (Bande 5 + Bande 4) ? Calculer la proportion de végétation Pv

Habituellement, les valeurs minimale et maximale de l'image NDVI peuvent être affichées directement dans l'image (à la fois dans ArcGIS, QGIS, ENVI, Erdas Imagine), sinon vous devez ouvrir les propriétés du raster pour obtenir ces valeurs.

P_v = Carré ((« NDVI » - 0,216901) / (0,632267 - 0,216901)) ? Calcul d'émissivité

Il suffit d'appliquer la formule dans la calculatrice matricielle, la valeur de 0,986 correspond à une valeur de correction de l'équation.

Enfin, appliquez l'équation LST pour obtenir la carte de température de surface.

Pour la validation, nous avons utilisé des données températures obtenues sur le terrain et les images thermiques de MODIS sur https://eolabcnes.users.earthengine.app/view/educsco-temperature. La première méthode de validation a été basée sur la comparaison avec les données

in-situ. C'est-à-dire, que les relevés de températures obtenus à partir des moniteurs installés, ont permis de mettre en évidence la variabilité des températures dans l'agglomération de Libreville. L'observation faite est que les températures mesurées en station sont incluses dans l'intervalle des valeurs de températures estimées sur les images à partir de la télédétection.

La seconde méthode de validation repose sur les données satellitaires. Par absence d'images thermiques de meilleure résolution spatio-temporelle, les données de EducSCO ont été utilisées et ce malgré leur basse résolution (1 km) (Cf. carte 5 ci-après).

Cette carte, met en relief les de températures de surface du 09 aout 2022. Elle nous a permis d'avoir une idée de la température moyenne sur la période d'étude. Ces valeurs ont ensuite été comparées à celles des températures estimées sur Landsat. Le même constat est fait que celui de la première validation.

Pour la réalisation de ce travail, nous avons eu recours à plusieurs données (des températures, des concentrations horaires des PM10 et PM2.5) collectées. Les différents traitements ont été effectués sur le tableur Excel 2010, QGIS 3.16 et sur Arc Catolog de ArcGIS 10.5. Les traitements avaient pour but de produire des fichiers de données propres et affinés. Ces traitements se sont organisés en trois (4) étapes (figure 23). Ces étapes ont été appliquées

aussi bien pour les fiches de collectes des températures que pour les PM10 et PM2.5. Le contrôle de la structure et la vérification de la saisie des données ont été répétés jusqu'à ce que la base de données soit considérée comme acceptable.

Ces traitements ont permis d'effectuer des représentations graphiques des différentes moyennes annuelles, mensuelles et journalières des températures que pour les PM10 et PM2.5 d'une part, et d'autre part de réaliser une les analyse de corrélations et les interpolations.

L'utilisation de plusieurs logiciels dont les logiciels de cartographie et SIG ainsi que Microsoft Office a été nécessaire. Ainsi, Microsoft Office® Excel nous a servi au traitement des données concentrations des PM10 et PM2.5 et à la réalisation des tableaux, graphiques et des figures.

Le logiciel QGIS 3.16 (Système d'Information Géographique Libre et Open Source) et le logiciel ArcGIS 10.5 (ESRI Inc.) ont été utilisés pour un traitement d'analyse spatiale (interpolation) et l'estimation des températures de surface se fera à travers l'utilisation des données satellites Landsat TM 8. Le choix de ces logiciels réside dans leur accessibilité et la facilité dans les manipulations.

Une analyse statistique a été effectuée sur les données stockées des PM10 et des PM2,5. Il s'agissait du calcul des moyennes journalières, mensuelles et annuelles de l'ensemble des données des variables. Egalement le calcul des moyennes des saisons (sèche (juillet-aout-septembre) et des pluies (octobre-novembre-décembre)). Les résultats obtenus, nous ont permis d'étudier la variation spatio-temporelle des températures et des concentrations des PM10 et des PM2,5.

Pour notre étude, la confrontation des résultats et les normes de qualité de l'air était évidente et nécessaire. En raison du manque des seuils journaliers, mensuels et annuels en république gabonaise, les résultats sont donc confrontés aux seuils critiques requis des normes de l'OMS. Le tableau 7 ci-après est une représentation des seuils relatifs à la qualité de l'air.

Tableau 6 : valeurs guides OMS pour les polluants classiques de la qualité de l'air extérieur

3.2.3.2.2 Cartographie spatiale de la pollution particulaire et des températures

Les systèmes d'information géographique (SIG) offrent une méthode puissante d'analyse spatiale par interpolation. Les méthodes les plus couramment utilisées sont le krigeage (méthode géostatistique) et la pondération inverse de l'IDW (méthode déterministe).

Dans le cadre de notre étude, nous appliquerons la méthode IDW aux données collectées. Cette méthode permet de mettre en évidence le phénomène des ICU de façon continue sur le territoire⁸.

Le logiciel QGIS 3.16 est utilisé pour le traitement des données géostatistiques et le logiciel ArcGIS 10.5 est utilisé et l'édition de cartes. Les fichiers de formes pour l'édition de cartes sont disponibles gratuitement sur ( https://www.openstreetmap.org) et au LAGRAC. L'interpolation IDW permet de prédire les concentrations autour d'un point de collecte. Le réseau de stations de mesure n'est pas assez bien réparti au sein des limites de l'agglomération de Libreville, pour couvrir toutes les variabilités possibles dans ce paysage urbain.

Le coefficient de corrélation linéaire simple, dit de Bravais-Pearson (ou de Pearson), est une normalisation de la covariance par le produit des écarts-type des variables.

Remarque 1 (Précisions sur la notation). Dans ce qui suit, s'il n'y a pas d'ambiguïtés, nous

Ce coefficient de corrélation est indépendant des unités de mesure des variables, ce qui autorise

_ r = +1, la liaison entre X et Y est linéaire, positive et parfaite c.-à-d. la connaissance de X nous

Dans le cadre de notre étude, nous appliquerons ce type de corrélation pour mesurer l'intensité

Tout travail de recherche scientifique est souvent obstrué par diverses limites. Les principales limites de cette étude étaient liées :

? L'observation de l'ICU basée sur la photo aérienne thermique : des images dont nous n'avons pu nous en procurer.

V' Aux effets de santé : pas regard sur effets sur la santé en liaison avec des pathologies tel

que l'asthme qui prévale dans l'agglomération de Libreville (KOMBILA et al, 2022) V' L'imagerie satellitaire : Il y'a peu d'image de bonne qualité (sans nuage) disponible

V' La conception du document de l'étude : nous n'avons pas pu faire en 6 chapitre en raison de des résultats de corrélation très peu pour en constituer un chapitre. Ils sont intégrés au chapitre 5.

V' Au passage de 11 sites à 5 sites dans certains cas: choix des sites en données sans interruption.

Conclusion

Le chapitre 3 montre l'intérêt du choix d'implantations des moniteurs pour la collecte de données de températures et des données particulaires d'une part ; et d'autre part, de mettre en exergue les différents outils et matériels utilisés. Aux nombre de ces outils et matériels, nous avons capteurs 'PurpleAir Classic», thermomètre à infrarouge SENIT SNT320, Qgis pour ne citer que cela. Les méthodes retenues ont pour objectif de nous permettre d'identifier les zones dites îlots de chaleur urbain et d'évaluer la qualité de la pollution particulaire au niveau de l'agglomération de Libreville.

L'état actuel des connaissances sur le phénomène de l'ICU est de mieux en mieux documenté pour sa formation (naturelle ou anthropique). De même, plusieurs de travaux caractérisent et quantifient ses impacts sur l'Homme et l'environnement. Le lien avec la pollution atmosphérique est également à approfondir puisque les conditions d'apparition des deux : phénomènes d'ICU et pollution, sont souvent liées (YOSHIKADO et al, 1996). Ainsi, cette partie de notre travail est axée sur la présentation des différents résultats produits. Tout d'abord, nous présenterons la spatialisation des ilots de chaleur urbain de l'agglomération de Libreville Ensuite nous présenterons l'analyse de la variation spatio-temporelle des concentrations des PM10 et PM2.5 au sein de l'agglomération de Libreville et la relation entre température de l'air et les PM10 ET PM2.5.

CHAPITRE 4 : SPATIALISATION DES ILOTS DE CHALEUR URBAIN DE

Les espaces urbanisés observent une élévation des températures au sol et dans l'air. Ce phénomène est appelé îlots de chaleur urbain (DUBREUIL et al, 2011). Le développement ci-dessous présente les quelques résultats de l'observation et de qualification des champs de température de l'agglomération de Libreville. Nous abordons dans ce chapitre le diagnostic de l'ICU de la canopée urbaine et la thermographie Landsat de l'ICU de surface au sein de l'agglomération de Libreville.

La graphique 2 illustre l'ensemble des résultats obtenus aux différents sites de mesure entre février 2022 et janvier 2023. Le site TTIGE (FOYER PLEIN NIGER) enregistre la température moyenne annuelle la plus importante, avec 28°C, pour un écart de l'ordre de 3°C avec la valeur moyenne minimale enregistrée, soit 25°C pour les sites PK11 MELEN, WE NEED UOB ET ADLGSEZ.

L'observation des températures mesurées présente une différence entre les sites de mesure. Il existe une différence comprise entre 1°C et 3°C. L'amplitude thermique de moyenne annuelle est de 3°C. Cette différence est imputable à la forme de l'agglomération et aux caractéristiques de chaque site. Autrement dit, les températures mesurées sont influencées par des éléments de chaque site (variations des facteurs physico-chimiques du milieu). Pour (AZEVEDO et al, 2016), la circulation automobile, l'albédo et la grande inertie des matériaux sont autant de facteurs qui font augmenter les températures d'un milieu. Ainsi, les températures du site TTIGE (FOYER PLEIN NIGER), MINEF et (SHERCKO, AKANDA) sont influencées par le relief et l'énergie solaire réfléchit par les matériaux constitutifs de la construction de cet espace. La distinction est claire entre les sites, démontrant qu'il existe bel et bien une relation entre la température et activités humaines (toutes les consommations d'énergie participent à l'élévation de la température de l'environnement et à la formation de L'ICU), la présence de végétation et le bati. Le bilan de la variabilité de l'ensemble des sites présente un écart-type de 0,943 (rapport en annexe 5).

Graphique 2 : variation annuelle des Températures de l'air mesurées sur des sites de février 2022 à janvier 2023


28
	27	27
	27

La carte 6 ci-dessous montre la variation spatiale de la température moyenne annuelle de l'air de l'agglomération de Libreville. Un contraste thermique y est donc présenté. Nous observons un îlot de chaleur intense dans les zones les plus chaudes couvrants les quartiers AVEA, AWENDJE et GLASS. Tandis que les zones les moins chaudes couvrent les espaces suburbains (PK11 MELEN, ONDOGO), les quartiers proches des sites WE NEED UOB et au niveau des espaces les plus végétalisés proche du site ADLGSEZ. De manière générale, cette carte met en évidence une organisation spatiale de l'ICU par un contraste thermique opposant le centre-ville sensiblement plus chauds et la périphérie moins chaude. Cette répartition des valeurs spatiales de la moyenne de l'ICU de la canopée urbaine annuelle s'explique par la densité et la typologie végétale et de l'évapotranspiration présentent dans notre zone d'étude.

Source : Données_map.purpleair.com ; Réalisé par ZOLO-M'BOU Dergy-Strede, 2023

Les graphiques de tendances ci-dessus vous donnent l'évolution des températures sur différentes échelles de temps à différents endroits. Ces graphiques sont très utiles pour comparer l'évolution des températures de l'air entre différents mois et sur différents sites.

Le figue 25 résume l'ensemble des résultats obtenus aux sites de mesure de l'agglomération de Libreville de février 2022 à janvier 2023. On constate une variabilité des températures mensuelles à l'échelle de cette agglomération. Un maximum de 29°C est atteint durant les mois de Février 2022 (SHERCKO, AKANDA), août 2022 (ENEF) et novembre 2022 (ENEF). La plus faible température mensuelle enregistrée est 22°C, obtenue durant le mois de juillet 2022 (TTIGE (FOYER NZENG-AYONG)).

Figure 25: Variation mensuelle des températures de l'air mesurées sur des sites de février 2022 à janvier 2023

T°C Mar

T°C avri

T°C mai

T°C juin

T°C juiel

T°C aout

T°C sept

T°C oct

T°C nov

T°C dec

T°C jan

T°C fev

D'une manière générale, l'amplitude thermique moyenne mensuelle enregistrée au niveau des sites tend à augmenter la période de juin à Aout. Les mois de juin, juillet et aout sont enregistrent les amplitudes thermiques moyennes mensuelles les plus importantes sur la période d'étude. A l'inverse, les mois de février 2022, mars 2022, avril 2022, mai 2022, décembre 2022 et janvier 2023 se distinguent particulièrement des autres. L'amplitude thermique moyenne mensuelle y est en effet relativement réduite à la valeur de 2 °C (graphique 3). Il faut tout de même noter que plusieurs facteurs influencent l'amplitude thermique d'un territoire.

Particulièrement, le relief, l'altitude, la proximité de la mer, l'ensoleillement pour ne citer que cela⁹.

Graphique 3 : Variation de l'amplitude thermique des moyennes mensuelles des températures enregistrées

Le graphique 4, montre l'évolution des températures de l'air sur notre période d'étude selon les sites de mesure. Les variations par site des moyennes mensuelles de températures y sont en effet observables. L'écart entre les sites sélectionnés est manifeste pendant la période juillet-aout-septembre.

Graphique 4 : Variation des températures moyennes mensuelles de l'air mesurées sur des sites de février 2022 à janvier 2023

35 30 25 20 15 10 5 0

T°C fev

T°C Mar

T°C avri

T°C mai

T°C juin

T°C juiel

T°C aout

T°C sept

T°C oct

T°C nov

T°C dec

T°C jan 23

Ces cartes présentées dans la Figure 26, mettent en relief la variation spatiale des températures de l'air pour chaque mois (de Février 2022 à janvier 2023). On constate que l'organisation spatiale de la température de l'air varient au cours de la période d'étude et cela en fonction du mois. La variabilité spatiale de la température de l'air de chaque mois y est présentée. La répartition des zones les plus chaudes et des zones les moins chaudes diffère selon le mois. Cette variabilité de la répartition des valeurs spatiales de l'ICU de la canopée urbaine mensuelle s'explique certes par la densité du bâti, altitude, la densité végétale et de l'évapotranspiration présentent dans notre zone d'étude. Il y'a des apports écosystémiques d'autres paramètres métrologiques (l'humidité et le vent) par exemple, qui change en fonction du mois.

Source : Données_map.purpleair.com ; Réalisé par ZOLO-M'BOU Dergy-Strede, 2023

Cette figure montre que la zone du cap estérias a une température moyenne mensuelle de l'air plus chaude les mois d'août, novembre décembre et janvier 2023. Le reste des mois ces températures sont moyennes ou plus plus faibles. Le foyer alénakiri a une température moyenne mensuelle de l'air plus chaude les mois Mars, avril, septembre, octobre et décembre. Le centre-ouest de l'agglomération de Libreville présente le plus de mois à faible température moyenne mensuelle de l'air (juste le mois d'avril qui présent des températures élevées).

La figure 27 illustre les différences des températures moyennes à chacune des saisons. L'ensemble de ces valeurs présentent des variations en fonction de la saison et des sites.

Figure 27: Variation saisonnières des températures mesurées sur des sites de février 2022 à janvier 2023

S'agissant de la saison sèche, nous pouvons noter que les températures moyennes diffèrent de 23,33 °C (WE NEED UOB) à 26 °C (SHERCKO AKANDA et ENEF). Ces variations saisonnières correspondent aux moyennes des températures moyennes de l'air de la période juillet-aout-septembre (période de saison sèche) des sites présentés sur le graphique.

En ce qui concerne la saison des pluies, nous remarquons que les températures moyennes de l'air sont globalement différentes selon les sites des mesures. Elles varient de 25 °C (WE NEED UOB) à 27,66 °C (ENEF). Ces valeurs indiquées sur ce graphe représentent températures moyennes de l'air de la période Octobre-Novembre-Décembre (période de saison des pluies) des sites présentés sur le graphique.

Une comparaison des températures moyenne de l'air mesurées selon les sites et les saisons est en effet essentielle. Car cela met en relief les contrastes saisonniers des températures de l'air (GNAMIEN et al, 2020). La saison sèche a subi une variation moins importante que celle de la saison des pluies qui a une variation plus prononcée. Le maximum en terme de température moyenne de l'air saisonnière est de 27,66 °C (ENEF) obtenu en saison des pluies. A contrario, le minimum en terme de température moyenne de l'air saisonnière est présent au site WE NEED

UOB avec 23,33 °C en saison sèche. Pour (MODINGA DIKONDO, 2018) les températures à Libreville sont influencées par les éléments spécifiques à chaque milieu. Les zones bati auront le plus souvent les température plus élevés que les zones à végétations.

Spatialement, nos résultats mettent en évidence l'organisation de l'ICU de la canopée urbaine: l'écart thermique entre différentes zones de l'agglomération de Libreville est visible. La Figure 28, met en évidence le contraste thermique de notre zone d'étude à travers deux cartes : (A) variation spatiale des Températures de l'air en saison sèche et (B) variation spatiale des Températures de l'air en saison des pluies. Nous parlons respectivement de la plus forte et la plus faible température moyenne de l'air saisonnière de tous les sites durant toute la période de mesure. En saison des pluies, le dégagement de chaleur est plus intense qu'en saison sèche. L'ICU de la canopée urbaine n'est pas cantonné aux zones à forte densité urbaine mais s'étend aussi aux zones d'activités périphériques. Ce sont les caractéristiques physiques du milieu, des variables atmosphériques et météorologiques qui expliquent cette Variabilité spatiale. Nous citons particulièrement, le vent, l'humidité, altitude, le relief et l'albédo des matériaux.

Source : Données_map.purpleair.com ; Réalisé par ZOLO-M'BOU Dergy-Strede, 2023

4.2 LA TELEDETECTION SPATIALE : THERMOGRAPHIES LANDSAT 4.2.1 Répartition de l'indice de végétation normalisé NDVI

Carte 7 : Répartition spatiale de l'indice de végétation de l'agglomération de Libreville

Afin d'estimer la présence de végétation dans notre zone d'étude, nous avons calculé le NDVI. Ce NDVI renseigne sur l'activité chlorophyllienne. Le calcul du NDVI se base sur les interactions entre la végétation et l'énergie électromagnétique solaire dans les longueurs d'onde rouge (0.63 - 0.69 pm) et proche infra-rouge (0.76-0.90 pm) (COLIN, 2006), Il est obtenu par comparaison entre la mesure de la réflexion infrarouge et celle de la réflexion dans le rouge. Les canaux 3 et 4 représentant respectivement le rouge (R) et le proche infra-rouge (PIR) permettent de calculer le NDVI par le biais de la formule suivante : NDVI = (PIR-R) /(PIR+R).

La Carte 7 montre que les zones de végétation importantes en termes de couverture (fort NDVI) sur la carte correspondent aux endroits relativement frais de l'agglomération de Libreville au niveau des températures de surface : l'arboretum RAPONDA Walker et le parcs d'Akanda aux extrémités Nord et Est de la ville, la zone d'Igoumié au Sud. Au niveau spatial, ces zones constituent des zones de fraîcheur. La répartition spatiale de l'indice de la végétation (NDVI) indique que l'ensemble de cet espace est recouvert en grande partie par des bâtiments et par des sols nus ou autres surfaces que les couverts végétaux, dont les valeurs vont de -0,9268 à 1.

4.2.2 Répartition spatiale des températures de surface de l'agglomération de Libreville.

La répartition spatiale des températures de surface de l'agglomération de Libreville (Carte 8 page suivante) indique des températures allant de 15,54°C (valeur minimale) à 29,30°C (valeur maximum). Avec une température de surface moyenne de 22,42°C, la région Akanda-Libreville-Owendo enregistre des températures élevées. Les températures minimale et moyenne sont enregistrées pratiquement dans les zones situées au Nord, Nord-Est et Sud-Est de l'agglomération (arboretum RAPONDA Walker, cours d'eau, Igoumié...). Tandis que les maximums sont observés et situé au Sud, Centre-Ouest et Sud-Ouest sur la façade maritime de l'agglomération (Glass, Rio, MINEF, ADLGSEZ, HDV Akanda...).

Cette carte montre une certaine prédominance des températures basses et moyennes dans l'ensemble de l'espace géographique alors que le maxima se concentre sur une superficie localisée au centre-Ouest jusqu'au Sud de la carte. Les températures les plus basses dominent sur les parties Nord et Est de notre territoire d'étude.

Carte 8 : Répartition spatiale des températures de surface de l`agglomération de Libreville

4.2.3 Répartition spatiale des îlots de chaleur urbain de l'agglomération de Libreville.
Carte 9 : Répartition spatiale des îlots de chaleur urbain de l`agglomération de Libreville

La Carte 9 illustre la variation spatiale de l'intensité des Ts au sein de l'agglomération de Libreville avec le produit identifié "LC08_L1TP_186060_20220530_20220603_02_T1 `'. Il en ressort un contraste thermique assez net entre les surfaces bâties et les sols nus d'une part, et les surfaces boisées et humides d'autre part. Les résultats nous montrent que la distribution des Ts est corrélée avec l'occupation du sol au sein de l'agglomération de Libreville. Les tâches rouges présente en partant de la zone de Malibé au port d'Owendo en zone urbaine correspondent à des zones d'activités où d'importants dégagements de chaleur sont constatés en raison de la présence de grandes surfaces artificielles à faible réflectivité solaire, faible inertie thermique et forte diffusivité thermique. A contrario, les zones boisées sont systématiquement plus fraîches que leur environnement. Les espaces abritant des masses d'eau importantes comme la partie Nord-Est de l'agglomération (arboretum RAPONDA Walker,et le pacs d'Akanda), et la commune d'Owendo à l'Est se signalent également par des Ts relativement basses.

Cette répartition indique un certain développement d'ilots dans lequel se localisent une concentration de températures les plus élevées. Il y a un écart d'environ 13°C. Ces foyers de températures maximales sont localisés par endroits au centre-Ouest, au Nord-Ouest (vers Shercko) et au Sud. Les zones de températures moyennes s'observent sur la quasi-totalité de la zone d'étude. Par ailleurs, d'importants foyers de concentration des températures les plus élevées occupent les zones de Glass, l'aéroport et le port d'Owendo pour ne citer que cela.

Conclusion

Les travaux menés sur les températures de l'agglomération de Libreville enregistrées pendant la période 2022 2023 font ressortir des contrastes thermiques importants entre le tissu urbain du centre-ville, les espaces périurbains moins denses et les espaces végétalisés. Ce sont les caractéristiques physiques des surfaces (pouvoir réfléchissant, diffusivité thermique et capacité à stocker la chaleur), tout autant que le degré de densité du bâti qui expliquent la configuration spatiale des champs thermiques. De manière générale, leur structure dépend aussi bien de la situation au sein de l'aire urbaine et de l'éloignement vis-à-vis du centre-ville, que du type d'aménagement de chaque quartier, s'exprimant par une morphologie urbaine spécifique et la présence ou non de surfaces végétales.

Au-delà des données mesurées, nos travaux mettent en évidence l'avantage de s'appuyer sur une pluralité de méthodes de mesure et d'outils de diagnostic dans le but d'obtenir une compréhension à la fois globale et précise du climat urbain et des facteurs influençant l'organisation spatiale des températures de cette agglomération : la télédétection. Ces approches

de par leur caractère multi-scalaire et multi-temporel, présentent une grande complémentarité entre elles.

CHAPITRE 5 : ANALYSE DE LA VARIATION SPATIO-TEMPORELLE DES CONCENTRATIONS DES PM10 ET PM2.5 AU SEIN DE L'AGGLOMERATION DE LIBREVILLE

La pollution particulaire est vraisemblablement aujourd'hui un enjeu politique et sanitaire. La pollution est le résultat de la conjugaison des émissions atmosphériques avec divers paramètres aussi bien environnementaux, météorologiques que climatiques (GNAMIEN N'DOUFFOU, 2022). Il est donc nécessaire de présenter ici, les concentrations journalière, mensuelle et annuelle de l'agglomération de Libreville. Particulièrement, la concentration de particules: PM10 et PM2,5 (beaucoup plus dangereuses). Ce chapitre s'articule autour de deux sections. La première section analyse et interprète les résultats de pollution particulaire et le deuxième s'appesantie sur la relation entre les températures de L'air et les PM10 et PM2,5.

5.1 ANALYSES ET INTERPRETATIONS DES RESULTATS 5.1.1 Variations spatio-temporelles des PM10

Les valeurs règlementaires du guide de l'OMS pour les polluants classiques de la qualité de l'air extérieur, limitent la concentration moyenne annuelle des PM10 à 15 ìg/m3 pour une durée exposition d'un an (OMS, 2021). Ainsi, nous observons des dépassements de cette valeur-limite sur la concentration moyenne annuelle des PM10 dans l'ensemble des sites de mesures de l'agglomération de Libreville (graphique 5). De manière générale, les moyennes annuelles des concentrations en PM10 varient entre 18,251 et 43,832 ìg/m3, avec des fortes valeurs entre sites de CLEAN AFRICA, PK11 MELEN et TTIGE (FOYER NZENG-AYONG). Soit 43,832 ìg/m3, 38,489 ug/m3 et 33,543 ìg/m3. Pour une moyenne annuelle de 26,686 ìg/m3, et un écart-type de 8,291. Ces valeurs dépassent largement la valeur cible de l'OMS. En lisant le graphique, on peut clairement constater que la qualité l'air de l'agglomération de Libreville est préoccupante puisque la concentration moyenne annuelle des PM10 est plus élevée que la concentration annuelle guide. De ce fait, si on analyse un peu plus, ces informations prennent tout une autre résonance. La population urbaine gabonaise est en très grande majorité dans cette agglomération, (BOUYOU-AKOTET et al, 2012).

Par conséquent, exposée à des niveaux de pollution ayant un impact néfaste sur leur santé (HE et al. 2010). Il nous semble nécessaire et logique de faire preuve de vigilance et de mobilisation vis-à-vis de ce qui se passe autour de cette situation. Afin de déterminer les sources

et la part de responsabilité de chaque secteur. Mais aussi intervenir de manière beaucoup plus décisive pour rester dans les limites de l'OMS.

Graphique 5 : Concentration annuelle en PM10 (ìg.m-3) entre février 2022 à janvier 2023.

Source : données_map.purpleair.com ; Réalisé par ZOLO-M'BOU Dergy-Strede, 2023

La carte ci-dessous illustre la variation spatiale des concentrations annuelles de PM10 de l'agglomération de Libreville. Les sites de CLEAN AFRICA et PK11 MELEN sont situés à proximité des routes sont très peu bitumées et de la décharge de l'agglomération de Libreville. Ainsi, la poussière provenant de la remise en suspension des routes et des fumées provenant de la décharge contribuent à l'augmentation des concentrations dans cette zone fortement polluée. De manière générale, les concentrations élevées peuvent s'expliquer par la proximité d'un important trafic routier et d'activités industrielles (exemple du FOYER ALENAKIRI). En outre, les sites ADLGSEZ, MINEF et ENEF sont situés non loin du bord de mer et sont donc soumis à une forte contribution des aérosols marins.

Cette carte indiquant les données pour les polluants de type PM10, met en évidence une zone de concentration plus forte de polluants sur CLEAN AFRICA et PK11 MELEN. La variation spatiale des PM10 présente des concentrations élevées (dépassants la valeur limite de référence annuelle identifiée par l'OMS sur la plus grande partie de la zone d'étude.

Source : Données_map.purpleair.com ; Réalisé par ZOLO-M'BOU Dergy-Strede, 2023

Ces concentrations sont plus élevées au Sud-Est de l'agglomération de Libreville. Principalement dans les quartiers précaires et quartiers mixtes. En effet, dans cette zone de fortes concentrations, nous pouvons observer des transports routiers publics (clando, taxis etc...) avec des véhicules très vieux et mal entretenus, et la combustion de déchets solides ménagés à la décharge de Mindoubé 1. La plus faible concentration est observée dans le site MINEF, bien qu'ils soient situés front de mer et soumis à une contribution des aérosols marins. Cela peut être dû à la présence de la réserve naturelle (Arboretum RAPONDA Walker) ayant des effets modérateurs sur le climat de la zone et d'amélioration de la qualité de l'air vu la densité des arbres présentes.

Les valeurs de concentration mensuelle en PM10 obtenues aux différents sites de l'agglomération de Libreville sont présentées au (Figure 29) ci-dessus. De l'analyse de ce graphique, Il ressort que les concentrations mensuelles en PM10 varient fortement selon les sites et les mois de mesures. Un maximum est atteint durant le mois de décembre 2022 au site ENEF (180,003 ìg/m3) qui représentent la plus forte concentration mensuelle de tous les sites durant toute la période de mesure. La plus faible concentration mensuelle (4,13 ìg/m3) est également obtenue au même site mais durant le mois d'octobre 2022.

Figure 29 : Concentration mensuelle en PM10 (ìg.m-3) des différentes stations d'analyseurs automatiques pendant la période février 2022 à janvier 2023

Source : données_map.purpleair.com ; Réalisé par ZOLO-M'BOU Dergy-Strede, 2023

Ces différentes valeurs de concentrations ici présentées posent un réel problème de santé publique et sur l'environnement urbain. Tant du point de vue de l'exposition des populations de l'agglomération de Libreville que par la vulnérabilité de certaines personnes par rapport aux maladies respiratoires et cardiaques de cette agglomération.

Figure 30 : Variation spatiale des concentrations mensuelles moyennes de PM10

Source : données_map.purpleair.com ; Réalisé par ZOLO-M'BOU Dergy-Strede, 2023

Ces cartes présentées dans la Figure 30, page suivante, sont les concentrations de PM10 obtenues par des moyennes géographiques mensuelles pour notre période d'étude. Les concentrations sont élevées, généralement supérieures à la norme d'exposition mensuelle des lignes directrices de l'OMS (2021). Ces concentrations varient de 4,13 ìg/m3 à 180,003 ìg/m3, valeurs qui représentent la plus faible et la plus forte concentration mensuelle de tous les sites durant toute la période de mesure. Les fortes concentrations sont localisées SUD-EST de la

zone interpolée, sur la majorité des mois de mesure. En effet, ces cartes indiquant les données pour les polluants de type PM10, mettent en évidence une zone de concentration plus forte de polluants sur CLEAN AFRICA et PK11 MELEN durant la plupart des mois de mesure. Seul le mois de novembre 2022 présente une forte concentration au NORD de l'agglomération. Comme déjà mentionné, cette variation spatiale peut s'expliquer par l'apport des sources localisés proches des sites de mesure. Tels que la remise en suspension des aérosols présents sur les routes, incluant les poussières anthropiques et l'incinérations des déchets (cas de la décharge de Mindoubé 1).

La variation des concentrations journalières en PM10 durant la période d'étude est présentée au graphique. L'observation relative à ces niveaux de pollution de l'air par rapport à la valeur cible de l'OMS (45 jig/m3) pour la concentration moyenne journalière des PM10, met en évidence des dépassements répétés de la valeur limite journalière pour les PM10 (graphique 6).

Graphique 6 : Concentration journalière en PM10 (ìg.m-3) mesurée sur l'ensemble des Sites pendant la période février 2022 à janvier 2023

900 800 700 600 500 400 300 200 100 0

	1 10 19 28 37 46 55 64 73 82 91 100 109 118 127 136 145 154 163 172 181 190 199 208 217 226 235 244 253 262 271 280 289 298 307 316 325 334 343 352 361
		ENEF Shercko, Akanda HDV Akanda ADLGSEZ TTIGE (Foyer Nzeng-Ayong) We Need UOB B MINEF TTIGE (Foyer Plein-Niger) Clean Africa 1 PK11 MELEN Foyer Alénakiri

Source : Données_map.purpleair.com ; Réalisé par ZOLO-M'BOU Dergy-Strede, 2023

L'ensemble des valeurs journalières des PM10 présentent des variations en fonction de la période de l'année et des sites. Variant ainsi, de 0,001 jig/m3 (TTIGE (FOYER PLEIN-

NIGER)) au 145 jours de mesure à 838,729 jig/m3 (WE NEED UOB) au 195 jours de mesure (donc de qualité d'air satisfaisante à dangereuse). Certaines valeurs présentées sont préoccupantes puisqu'elles sont plus élevées que la concentration journalière guide produite par l'Organisation mondiale de la santé dans ses directives sur la qualité de l'air (WHO, 1979). Ces fortes valeurs ont été un danger chez certaines catégories de personnes de l'agglomération de Libreville (vulnérables par rapport aux maladies respiratoires et cardiaques). Car ces concentrations journalières de PM10 ont des effets nuisibles sur ces derniers en particulier, mais sur toute la population exposée de cet espace urbain en général.

Tel que le montre le graphique 7, les concentrations en PM10 sont globalement différentes selon les sites des mesures. Elles varient de 21,144 jig/m3 (ENEF) à 42,177 jig/m3 (TTIGE (FOYER NZENG-AYONG)). La plus petite et la plus grande des concentrations en PM10 de la saison sèche. Ces variations saisonnières en PM10 correspondent aux moyennes des concentrations en PM10 de la période juillet-aout-septembre (période de saison sèche) des sites présentés sur le graphique.

Graphique 7 : Concentration saisonnière en PM10 (ìg/m3) mesurée sur l'ensemble des sites

Source : données_map.purpleair.com ; Réalisé par ZOLO-M'BOU Dergy-Strede, 2023

La variation des concentrations en PM10 pendant la saison des pluies est présentée au graphique ci-dessus. Cette concentration saisonnière diffère de 14,772 jig/m3 (SHERCKO, AKANDA) à 63,269 jig/m3 (ENEF). Pour information, les concentrations indiquées sur ce graphe représentent les moyennes des concentrations en PM10 de la période Octobre-Novembre-Décembre (période de saison des pluies) des sites présentés sur le graphique 8.

Graphique 8 : Concentration saisonnière en PM10 (ìg/m3) mesurée sur l'ensemble des sites pendant la période Octobre-Novembre-Décembre 2022

Source : données_map.purpleair.com ; Réalisé par ZOLO-M'BOU Dergy-Strede, 2023

La figure 9 ci-après met en évidence des variations saisonnières en PM10: la saison sèche et la saison des pluies. Afin de comparer les concentrations en PM10 selon les sites et les saisons. L'ensemble des concentrations des PM10 présente des variations en fonction de la période de l'année et des sites. Ainsi, les concentrations en sont plus importantes en saison sèche qu'en saison des pluies dans la majorité des sites de mesure. Seul le site ENEF présente la concentration plus importante en saison des pluies qu'en saison sèche et le maximum en terme de concentration saisonnière en PM10 (63,269 ìg /m3 en saison des pluies). Le minimum en terme de concentration saisonnière en PM10 est présent au site SHERCKO, AKANDA (14,772 ìg /m3 en saison des pluies). Il est à noter que la saison sèche est plus impactée par la concentration en PM10.

Graphique 9 : Concentration saisonnière en PM10 (ìg/m3) mesurée sur l'ensemble des sites

pendant la période Juillet-Aout-Septembre 2022 et Octobre-Novembre-Décembre 2022

Source : données_map.purpleair.com ; Réalisé par ZOLO-M'BOU Dergy-Strede, 2023

De ce fait, une évaluation de l'exposition moyenne de la population aux PM10 devrait mettre en relief des effets plus considérables en saison sèche qu'en saison des pluies dans l'agglomération de Libreville. Il est néanmoins important de préciser qu'il n'y a pas de normes de qualité de l'air en fonction des saisons liés aux PM10. De ce fait, une évaluation de l'exposition moyenne de la population aux PM10 devrait mettre en relief des effets plus considérables en saison sèche qu'en saison des pluies dans l'agglomération de Libreville. Il est néanmoins important de préciser qu'il n'y a pas de normes de qualité de l'air en fonction des saisons liés aux PM10.

Afin de mettre en évidence la variation spatiale des concentrations saisonnières de PM10, des cartes de variation spatiale des PM10 relative à la saison sèche et à la saison des pluies sont présentées dans la figure 31 pour l'agglomération de Libreville. Les sites de mesure de CLEAN AFRICA et du PK11 MELEN présentent des concentrations de PM10 plus fortes, en la saison sèche.

Source : données_map.purpleair.com ; (A) : la saison sèche et (B) : la saison des pluies Réalisé par ZOLO-M'BOU Dergy-Strede, 2023

En la saison des pluies, c'est le site de mesure ENEF qui présente des concentrations de PM10 les plus fortes. Des faibles concentrations sont observables au nord de l'agglomération (ENEF) en saison sèche et aux sites SHERCHO AKANDA et HDV AKANDA en saison des pluies.

L'observation de ces deux cartes nous certifie une variabilité énorme des concentrations de PM10 au cours de l'année suivant les saisons (les concentrations de PM10 varient d'un lieu à l'autre et d'une période à une autre en prenant en compte le facteur saisonnier). En effet, les paramètres météorologiques jouent un rôle dans cette disparité dans l'espace et le temps. Mais également associée à des activités économiques qui se déroulent principalement dans les zones de concentrations les plus élevées et à un trafic routier intense.

La valeur limite de référence identifiée par l'Organisation mondiale de la santé : OMS, au-dessus de laquelle un niveau d'alerte doit être déclenché pour la concentration moyenne annuelle des PM2.5 est de 5 ìg/m3. En lisant le graphique, nous pouvons observer, (graphique 10), une variation des moyennes annuelles des concentrations en PM2.5., entre 9,093 et 22,8345ìg/m3, avec une forte concentration aux sites de CLEAN AFRICA, PK11 MELEN et TTIGE (FOYER NZENG-AYONG), soit 22,8345ìg/m3, 21,637ug/m3 et 18,5625 ìg/m3. Pour une moyenne annuelle est de 13,635 ìg/m3, et l'écart-type de 4,978. Ces valeurs de dépassements du seuil critique sont extrêmement importantes. Les résultats montrent que la pollution atmosphérique est très présente au sein de l'agglomération de Libreville. En s'appuyant sur l'état des connaissances des effets nuisibles des particules sur la santé à partir des publications les plus récentes (FORBES et al, 2009), nous pouvons déduire qu'il y' a un impact négatif sur l'exposition de la population à cours et à long terme.

De ce fait, une série d'évaluation d'impact sanitaire devrait être faite. Car les particules ultrafines : PM2,5, sont beaucoup plus dangereuses pour la santé. Il est essentiel de d'évaluer le risque et la vulnérabilité des populations de cette agglomération ayant en son sein la majorité de la population gabonaise.

Graphique 10 : Concentration annuelle en PM2.5 (ìg.m-3) de février 2022 à janvier 2023

La valeur limite légale annuelle de PM 2,5 indiquée par l'OMS (2021) Source : données_map.purpleair.com ; Réalisé par ZOLO-M'BOU Dergy-Strede, 2023

Comme développé précédemment pour les concentrations de PM10, les concentrations de PM2.5 obtenues par des moyennes annuelles ont permis de cartographier les variations spatiales pour notre zone d'étude (carte 11).

Cette carte 11 indiquant les données pour les polluants de type PM2,5, met également en évidence une zone de concentration plus forte de polluants sur CLEAN AFRICA et PK11 MELEN. Cela s'explique par les activités de la décharge de Mindoubé 1 qui se déroulent principalement dans la zone de CLEAN AFRICA, associées à un trafic routier intense dominé par les véhicules à six roues. Les concentrations les plus élevées observées sont également dues à la proximité de routes de grandes circulations. De plus, on observe particulièrement une forte remise en suspension de la poussière existante sur le bitume à cause du trafic intense.

Source : données_map.purpleair.com ; Réalisé par ZOLO-M'BOU Dergy-Strede, 2023

Toutefois, sur les sites ENEF, HDV AKANDA et ADLGSEZ, nous pouvons observer des valeurs faibles respectant la limite de concentration moyenne annuelle des PM2.5 identifié par l'OMS. Enfin, cette carte montre que dans l'agglomération de Libreville, les variations spatiales des PM2.5 sont similaires à celles des PM10 avec les mêmes positions géographiques des faibles et fortes concentrations malgré quelques petites différences.

La figure 32 met en évidence les valeurs de concentration mensuelle en PM2.5 obtenues aux différents sites de l'agglomération de Libreville. Nous observons une variation des concentrations mensuelles en PM2.5, selon les sites et les mois de mesures. Un maximum est atteint durant le mois de décembre 2022 au site ENEF (130,456 ìg/m3) qui représentent la plus forte concentration mensuelle de tous les sites durant toute la période de mesure. La plus faible concentration mensuelle (1,1935 ìg/m3) est également obtenue au même site mais durant le mois d'octobre 2022.

Figure 32 : Concentration mensuelle en PM2.5 (ìg.m-3) des différentes stations d'analyseurs automatiques pendant la période février 2022 à janvier 2023

Source : données_map.purpleair.com ; Réalisé par ZOLO-M'BOU Dergy-Strede, 2023

Aucune donnée sur le niveaux PM2.5 n'est négligeables. Surtout en ce qui concerne les effets colossaux des particules sur santé publique et sur l'environnement urbain. Cause également de l'accentuation des maladies respiratoires chroniques, en particulier l'asthme, la bronchite, l'emphysème. Ces concentrations en PM2.5 présentées sur ce graphique, devraient

retenir l'attention de nos décideurs politiques et des ONG environnementales. Afin de prendre des mesures visant à améliorer la qualité de l'air respirée par les populations de l'agglomération de Libreville dont les cas d'asthme, ne font qu'augmenter¹⁰.

¹⁰ KOMBILA U.D. N'GOMANDA F. IGAMBOUTSINA P.L NGUEA EPOSSI C.B.N. SOUMBOU MOUSSIROU G. BOUGUIKOUMA J.B. 2022, profil de l'asthmatique suivi en ambulatoire en milieu africain à Libreville Gabon, Revue des maladies Respiratoires Actualités, Tome 14 n°1 P.76

Source : données_map.purpleair.com ; Réalisé par ZOLO-M'BOU Dergy-Strede, 2023

La Figure 33 présente des cartes des concentrations mensuelles en PM2.5 pour notre période et zone d'étude. Les concentrations sont également élevées, majoritairement supérieures à la norme d'exposition mensuelle des lignes directrices de l'OMS (2021). Ces concentrations varient de 1,1935 ìg/m3 à 130,456 ìg/m3, représentant la plus faible et la plus forte concentration mensuelle de tous les sites durant toute la période de mesure. Comme pour les fortes concentrations des PM10, les fortes concentrations des PM2,5 sont localisées SUD-EST de la zone interpolée, sur la majorité des mois de mesure. Autrement dit, ces cartes indiquant les données pour les polluants de type PM10, mettent en évidence une zone de concentration plus forte de polluants sur CLEAN AFRICA et PK11 MELEN durant la plupart des mois de mesure.

Seul le mois de novembre 2022 présente une forte concentration au NORD de l'agglomération. Cette variation spatiale des PM2,5 peut s'expliquer par l'apport des sources localisés proches des sites de mesure. Notamment la remise en suspension des poussières anthropiques fonction de l'état des routes, donc du type de quartier.

La concentration journalière limite en PM2.5 définie par l'Organisation mondiale de la santé : OMS est de 15 ìg/m3. Le graphique 11 ci-dessus présente les moyennes des concentrations journalières en PM2.5 des différents sites sur l'ensemble de la période de l'étude. L'ensemble de ces valeurs des PM2.5 présentent également des variations en fonction de la période de l'année et des sites. Singulièrement, une variation de 0,208 ìg/m3 (ENEF) au 45 jours de mesure à 623,3685ìg/m3 (WE NEED UOB) au 195 jours de mesure (donc de qualité d'air satisfaisante à dangereuse).

Graphique 11 : Concentration journalière en PM2.5 (ìg.m-3) mesurée sur l'ensemble des sites pendant la période février 2022 à janvier 2023

1 16 31 46 61 76 91 106 121 136 151 166 181 196 211 226 241 256 271 286 301 316 331 346 361

Source : données_map.purpleair.com ; Réalisé par ZOLO-M'BOU Dergy-Strede, 2023

En ce qui concerne les jours de dépassement, nous remarquons de manière globale une constante sur l'ensemble de l'année et sur les différents sites de mesure. Largement au-dessus de la valeur maximale préconisée par l'Organisation mondiale de la santé, ces valeurs sont

extrêmement préoccupante. Un regard particulier sur ses résultats devrait faire l'objet des acteurs de l'environnement urbain de l'agglomération de Libreville.

Conscient que les particules les plus nocives sont celles dont le diamètre aérodynamique est inférieur à 2,5jim, le graphique 12 montre les différentes concentrations en PM2,5 selon les sites des mesures. Elles varient de 6,829 jig/m3 (SHERCKO, AKANDA) à 44,558 jig/m3 (ENEF). Respectivement le minimum et le maximum plus en concentrations de PM2,5 de la saison des pluies. Ces variations saisonnières correspondent aux moyennes des concentrations en PM2,5 de la période Octobre-Novembre-Décembre (période de saison des pluies) des sites présentés sur le graphique.

Graphique 12 : Concentration saisonnière en PM2.5 (ìg/m3) mesurée sur l'ensemble des sites pendant la période Octobre-Novembre-Décembre 2022

Source : données_map.purpleair.com ; Réalisé par ZOLO-M'BOU Dergy-Strede, 2023

La variation des concentrations en PM2,5 pendant la saison sèche est présentée au graphique ci-dessus. Cette concentration saisonnière diffère de 9,487 jig/m3 (ENEF) à 22,291 jig/m3 (TIGE (FOYER NZENG-AYONG)). Il s'agit sur ce graphe, des moyennes des concentrations en PM2,5 de la période juillet-aout-septembre (période de saison sèche) des sites présentés sur le graphique 13.

Graphique 13 : Concentration saisonnière en PM2.5 (ìg/m3) mesurée sur l'ensemble des sites pendant la période Juillet-Aout-Septembre 2022

Source : données_map.purpleair.com ; Réalisé par ZOLO-M'BOU Dergy-Strede, 2023

Les données recueillies ont permis de mettre en évidence les variations saisonnières (la saison sèche et la saison des pluies) des PM2,5 tel que le montre le graphique 14. Ainsi, des comparaisons sur les concentrations en PM2,5 selon les sites et les saisons peuvent être faites. L'ensemble des concentrations des PM2,5 présente également des variations en fonction de la période de l'année et des sites. Ainsi, les concentrations en sont plus importantes en saison sèche qu'en saison des pluies dans la majorité des sites de mesure. Seul le site ENEF présente la concentration plus importante en saison des pluies qu'en saison sèche et le maximum en terme de concentration saisonnière en PM2,5 (44,558 ug /m3 en saison des pluies). Le minimum en terme de concentration saisonnière en PM2,5 est présent au site SHERCKO, AKANDA (6,829 ug /m3 en saison des pluies).

Graphique 14 : Concentration saisonnière en PM2.5 (ìg/m3) mesurée sur l'ensemble des sites

pendant la période Juillet-Aout-Septembre 2022 et Octobre-Novembre-Décembre 2022

Source : données_map.purpleair.com ; Réalisé par ZOLO-M'BOU Dergy-Strede, 2023

Nous remarquons que la saison sèche est plus impactée par la concentration en PM2,5. Evaluer l'exposition moyenne de la population aux PM2,5 nous conduirait à dire que les effets plus considérables seraient en saison sèche qu'en saison des pluies dans l'agglomération de Libreville. Comme on peut le voir (dans la littérature), pour les particules PM 2,5, il n'existe actuellement aucune limite ou valeur cible pour les saisons. Bien que les PM 2,5 soient les plus dangereuses.

La figure 34 montre les variations spatiales saisonnière, pour l'agglomération de Libreville à travers deux cartes. Indiquant chacune, la variation spatiale des PM2.5 au sujet de la saison sèche et de la saison des pluies. Les variations spatiales des PM2.5 présentes sur ces deux cartes sont similaires à celles des PM10 avec les mêmes positions géographiques des faibles et fortes concentrations malgré quelques petites différences. De même, les variations des concentrations mesurées dépendent de la période, des paramètres météorologiques et des sources des polluants retenus ici. Le SUD-EST de l'agglomération est fortement touché en saison sèche. Tandis que le nord de cette aire urbaine est fortement touché par les PM2.5 en saison des pluies.

Figure 34 : Variation spatiale des concentrations saisonnières de PM2,5

Source : données_map.purpleair.com ; (A) : la saison sèche et (B) : la saison des pluies Réalisé par ZOLO-M'BOU Dergy-Strede, 2023

Le Tableau 7 présente pour toutes les températures, les PM10 et les PM2.5 des statistiques simples. Sont affichés le nombre d'observations (11), la moyenne (13,636 pour les PM2.5, 26,687 pour les PM10 et 26,091 pour les températures), et l'écart-type (non biaisé) (4,978pour les PM2.5, 8,291 pour les PM10 et 0,944 pour les températures). Sur l'ensemble des observations, les valeurs minimales sont de 9,093 ug/m3 pour les PM2.5, 18,251 ug/m3 pour les PM10 et 25,000 pour les températures. Les maximums sont de 22,835 ug/m3 pour les PM2.5, 43,832 ug/m3 pour les PM10 et 28,000 pour les températures. Ces maximums et minimums dépassent les valeurs cibles de l'(OMS, 2021). Il s'agit donc, pour l'instant, d'études univariées.

Tableau 7 . Statistiques descriptives . Valeurs annuelles température et Qualité de l'Air

Variable	Observations	Minimum	Maximum	Moyenne	Ecart-type
PM2.5 ug/m3	11	9,093	22,835	13,636	4,978
PM10 ug/m3	11	18,251	43,832	26,687	8,291
température °C	11	25,000	28,000	26,091	0,944

Pour chacun les sites FOYER ALENAKIRI, WE NEED UOB, TTIGE (FOYER NZENG-AYONG), (SHERCKO, AKANDA) et ENEF, nous avons présenté des statistiques simples (valeurs mensuelles) des températures, PM10 et PM2.5 (tableau). Les valeurs minimales varient de 22°C à 25°C pour les températures, de 4,130 ug/m³ à 17,662 ug/m³ pour les PM10 et de 1,193 ug/m³ à 8,253 ug/m³ pour les PM2.5. Les valeurs maximales varient de 27°C à 29°C pour les températures, de 31,106 ug/m3 à 180,003 ug/m³ pour les PM10 et de 18,676 ug/m³ à 130,456 ug/m³ pour les PM2.5. Les moyennes varient de 24,833°C à 27,333°C pour les températures, de 23,759ug/m³ à 30,141 ug/m³ pour les PM10 et de 11,039 ug/m³ à 19,203 ug/m³ pour les PM2.5. Pour les écart-types, ils varient de 0,937 à 1,749 pour les températures, de 9,923 à 48,312 pour les PM10 et de 4,975 à 35,936 pour les PM2.5. Le site ENEF a les valeurs maximales mensuelles les plus élevées, 29°C pour les températures, 180,003 ug/m³ pour les

PM10 et 130,456 jig/m³ pour les PM2.5. Les moyennes les plus élevées 27,333°C pour les températures, se trouve au site WE NEED UOB, 30,141 jig/m³ pour les PM10 au site ENEF et 19,203 jig/m³ pour les PM2.5 au site TTIGE (FOYER NZENG-AYONG). Les sites qui ont des valeurs minimales mensuelles les plus petites : WE NEED UOB avec 22°C pour les températures, ENEF avec 4,130 jig/m³ jig/m³ pour les PM10 et 1,193 jig/m³ jig/m³ pour les PM2.5. Les moyennes les plus petites 24,833°C pour les températures, se trouve au site FOYER ALENAKIRI, 23,759jig/m³ pour les PM10 au site SHERCKO, AKANDA et 11,039 jig/m³ pour les PM2.5 au site FOYER ALENAKIRI.

sites	Paramètres	Minimum	Maximum	Moyenne	Ecart- type
Foyer Alénakiri	Température	25,000	28,000	26,833	0,937
	PM10	10,133	39,332	23,760	9,923
	PM2.5	4,291	18,676	11,039	4,975
We Need UOB	Température	22,000	27,000	24,833	1,749
	PM10	10,388	45,318	27,926	11,600
	PM2.5	4,399	21,943	13,581	5,936
TTIGE (Foyer Nzeng- Ayong)	Température	24,000	28,000	26,333	1,073
	PM10	17,662	56,440	36,652	12,342
	PM2.5	8,253	31,106	19,203	7,277
Shercko, Akanda	Température	26,000	29,000	27,333	0,985
	PM10	6,770	39,923	23,759	10,928
	PM2.5	2,627	20,027	11,542	5,799
ENEF	Température	24,000	29,000	26,583	1,730
	PM10	4,130	180,003	30,141	48,312
	PM2.5	1,193	130,456	17,494	35,936

Nous avons également, pour chacun les sites FOYER ALENAKIRI, WE NEED UOB, TTIGE (FOYER NZENG-AYONG), (SHERCKO, AKANDA) et ENEF, présenté des statistiques simples (valeurs journalières) des températures, PM10 et PM2.5 (tableau). Les valeurs minimales varient de 22°C à 23°C pour les températures, de 2,935 jig/m³ à 11,395 jig/m³ pour les PM10 et de 0,582 jig/m³ 4,952 jig/m³ pour les PM2.5. Les valeurs maximales varient de 29°C à 33°C pour les températures, de 46,275 jig/m3 à 173,217 jig/m³ pour les PM10 et de 36,262jig/m³ à 102,782 jig/m³ pour les PM2.5. Les moyennes varient de 25,773°C à 26,986°C pour les températures, de 15,714 jig/m³ à 31,473 jig/m³ pour les PM10 et de 9,961 jig/m³ à 16,828 jig/m³ pour les PM2.5. Pour les écart-types, ils varient de 1,111 à 2,265 pour les

températures, de 9,035 à 15,944 pour les PM10 et de 6,064 à 9,813 pour les PM2.5. Les sites qui ont des valeurs maximales mensuelles les plus élevées, ENEF, soit 39°C pour les températures, TTIGE (FOYER NZENG-AYONG), soit 173,217 jig/m³ pour les PM10 et FOYER ALENAKIRI, soit 102,782 jig/m³ pour les PM2.5. Les moyennes les plus élevées 26,986°C pour les températures, se trouve au site FOYER ALENAKIRI, 31,473 jig/m³ pour les PM10 au site WE NEED UOB et 16,828 jig/m³ pour les PM2.5 au site FOYER ALENAKIRI.

Les sites qui ont des valeurs minimales mensuelles les plus petites : ENEF et SHERCKO, AKANDA avec 22°C pour les températures, ENEF avec 4,130 jig/m³ jig/m³ pour les PM10 et 1,193 jig/m³ jig/m³ pour les PM2.5.

sites	Paramètres	Minimum	Maximum	Moyenne	Ecart- type
Foyer Alénakiri	Température	23,000	29,000	26,986	1,111
	PM10	2,935	46,275	15,714	9,035
	PM2.5	4,952	102,782	16,828	9,646
We Need UOB	Température	23,000	29,000	26,462	1,333
	PM10	11,395	173,186	31,473	15,944
	PM2.5	4,952	102,520	16,203	9,813
TTIGE (Foyer Nzeng- Ayong)	Température	23,000	29,000	26,362	1,010
	PM10	11,395	173,217	31,251	15,722
	PM2.5	4,510	102,782	16,081	9,611
Shercko, Akanda	Température	22,000	31,000	25,773	2,090
	PM10	3,704	68,845	24,217	12,117
	PM2.5	0,582	59,406	9,961	6,064
ENEF	Température	22,000	33,000	26,792	2,265
	PM10	3,704	62,565	20,777	12,479
	PM2.5	1,038	36,262	12,411	6,772

Dans cette étude, les corrélations entre les températures, les PM10 et les PM2.5 ont été réalisé pour mesurer le degré de relation linéaire entre chaque paire de variables¹¹ (HOWELL, 1998). Le tableau 10 donne les coefficients de corrélation Pearson (r²). Ces coefficients de corrélation servent avant tout à caractériser une relation linéaire positive ou négative entre ces variables. Il s'agit d'une mesure symétrique. Plus il est proche de 1 (en valeur absolue), plus la

¹¹ Howell, D 1998., Méthodes statistiques en sciences humaines, De Boeck Université

relation est forte. R² = 0 indique l'absence de corrélation. La valeur de r² n'a pas de signification intrinsèque.

Dans ce tableau, les résultats des corrélations par site entre les températures, les PM10 et les PM2.5 varient de -0,30 à 0,295 pour le PM10 et de 0,0 à 0,115 pour les PM2.5 à l'échelle journalière. A l'échelle mensuelle, elles varient de -0,524 à 0,069 pour le PM10 et de -0,590 à 0,261 pour les PM2.5. Selon DAI Q. et al (2011) Cité par OBIANG ZOGO (2020), le lien diffère toujours de l'échelle journalière à l'échelle mensuelle.

Tableau 10 : valeurs des corrélations entre les températures de l'air et les PM10 et PM2.5

Site	échelle	PM10	PM2.5
Foyer Alénakiri	Mensuelle	-0,524	0,261
Foyer Alénakiri	journalière	0,012	0,000
We Need UOB	Mensuelle	0,069	0,048
We Need UOB	journalière	0,295	0,115
TTIGE (Foyer Nzeng- Ayong)	Mensuelle	0,054	0,056
TTIGE (Foyer Nzeng- Ayong)	journalière	-0,030	0,000
Shercko, Akanda	Mensuelle	0,001	-0,590
Shercko, Akanda	journalière	0,003	0,001
ENEF	Mensuelle	0,025	0,038
	journalière	0,000	0,000

À l'échelle mensuelle, les corrélations ayant plus de signification se trouvent au site Foyer Alénakiri (0,261) pour les PM2.5 et au site We Need UOB (0,069) pour le PM10. À l'échelle journalière les corrélations ayant plus de signification se trouvent au site We Need UOB (0,295) pour les PM2.5 et (0,115) pour le PM10. Les corrélations négatives sont localisées aux sites SHERCKO, AKANDA (-0,590 pour les PM2.5 à l'échelle mensuelle), TTIGE (FOYER NZENG-AYONG) (-0,30 pour le PM10 à l'échelle journalière) et FOYER ALENAKIRI (-0,524 pour le PM10 à l'échelle mensuelle).

Dans l'ensemble, le lien entre les moyennes des températures de l'air et les PM10 et les PM2.5 est peu significatif à ces deux échelles temporelles. Ces paramètres ont des corrélations insignifiantes à l'échelle mensuelle et journalière. Une relation linéaire négative existe pour les paires suivantes : (PM10 et température) et (PM2.5 et température) avec des coefficients de corrélation de Pearson négatifs. La relation entre ces variables est négative, ce qui indique que, plus les variables PM10 et PM2.5 augmentent, plus température diminue.

Il y a une très faible liaison linéaire les variables température, PM2.5 et PM10, On notera aussi, que des points semblent s'écarter et se disperser des autres, mais pas de la même manière. L'observation de ces graphiques nous montre une Absence de liaison entre ces variables.

Conclusion

Dans ce chapitre, il était question d'étudier les concentrations à moyen terme et d'évaluer la variation spatiale des concentrations des PM10 et PM2.5 dans l'agglomération de Libreville. Les concentrations présentées dans ce chapitre sont issues de l'analyse des moyennes des données de la période de février 2022 à janvier 2023, sur 11 sites de cet espace. Les concentrations des aérosols PM10 et PM2.5 sont généralement supérieures aux recommandations de l'OMS. Les cartes de variation spatiale obtenues dans notre territoire d'étude montrent que les concentrations SUD-EST de la zone interpolée sont élevées par rapport au NORD. Cette variabilité et cette disposition des points à forte et à faible concentrations des aérosols PM10 et PM2.5, dépendent des saisons. Les concentrations pendant la saisons sèche sont supérieures à celle de saison des pluies dans la majorité des sites. Le lien entre les moyennes des températures de l'air et les PM10 et les PM2.5 est peu significatif à l'échelle mensuelle et journalière.

D'après l'OMS, « même à faibles concentrations les particules polluantes ont des répercussions sur la santé ; aucun seuil n'a été identifié au-dessous duquel elles n'affectent pas la santé » (WHO, 2010). Voici pourquoi nous pensons que des mesures visant à protéger les populations de l'agglomération de Libreville des effets nocifs de la pollution atmosphérique doivent être prise.

CONCLUSION GENERALE

La présente étude avait pour objectif de montrer la relation existante entre les îlots de chaleur urbain et de la qualité de l'air dans l'agglomération de Libreville. Cette étude s'inscrit dans le cadre du projet intitulé `' Qualité de l'air du grand Libreville » dont l'objectif principale est d'étudier les répercussions de l'exposition quotidienne et répétée aux particules sur la santé de la population du grand Libreville. Dans le cas de ce mémoire, l'objectif est de montrer la relation existante entre les îlots de chaleur et de la qualité de l'air dans l'agglomération de Libreville.

Pour mener à bien ce travail, nous avons choisi de le subdiviser en deux parties.

Dans la première partie, il s'agissait en premier lieu de faire la description physique de l'agglomération de Libreville à travers l'identification des principales caractéristiques naturelles et de sa structure démographique et économique. Il ressort ainsi que l'agglomération de Libreville est constituée de trois communes : Akanda, Libreville et Owendo. Sur des terrains sédimentaires, avec un relief dominé par une plaine littorale appartenant aux basses plaines et collines du bassin sédimentaire côtier, cet espace a une superficie d'environ 719 Km². Doté également d'une biodiversité floristique riche et diversifiée, en raison de la proximité avec un réseau hydrographique dense, cette agglomération appartient au régime climatique équatorial, donc soumise à un climat de type équatorial de transition. L'analyse de l'organisation de cet espace urbain met en évidence un processus d'urbanisation accéléré et anarchique. De plus, une augmentation considérable de sa population depuis les années 1980. Ce qui précède constitue ici des paramètres favorables à la formation d'ilot de chaleur urbain d'une part et la dégradation de la qualité de l'air d'autre part.

L'îlot de chaleur urbain et la qualité de l'air urbaine sont deux problèmes majeurs de l'environnement urbain et sont devenus plus graves avec l'urbanisation rapide (AKBARI et al., 2015). Nous avons trouvé nécessaire de mettre en évidence les généralités de l'îlot de chaleurs urbaines et la qualité de l'air. S'agissant de l'îlot de chaleur urbain, il se forme en raison de la morphologie urbaine, les effets de serres, les propriétés des matériaux etc... Pour le détecter, plusieurs méthodes sont possibles. Il est indispensable de pratiquer la collecte de données de températures et cartographier les résultats par interpolation. C'est le cas de l'îlot de chaleur de la canopée urbaine. La télédétection est également un moyen pour détecter l'îlot de chaleur. Les ICU induisent un stress thermique qui a des conséquences sanitaires. En ce qui concerne, la qualité de l'air, les sources de la pollution atmosphérique sont de type fixe ou mobile. Les sources fixes sont les industries et les ménages. Les sources mobiles sont les auto-mobiles. Les indicateurs pour déterminer la qualité de l'air sont nombreux : les PM10, PM2.5, CO2, NOX...

Il est également nécessaire de pratiquer la collecte de données de particulaire, l'analyse et la cartographie des résultats. Il faut noter, que la qualité de l'air a des effets néfastes sur la santé humaine.

Pour mener à bien notre étude, nous avons établi une méthodologie adaptée. Cette méthodologie nous a permis d'atteindre les objectifs fixés.

Dans la seconde partie, nous avons présenté les différents résultats en matière des ICU et de la qualité de l'air.

Premièrement, nous avons présenté la spatialisation des ilots de chaleur urbain de l'agglomération de Libreville. De février 2022 à janvier 2023, dans une agglomération d'environ 800.000 habitants, nous avons mesuré et spatialisé l'ICU. Les données recueillies, présente une grande variabilité en fonction de la période et des sites de mesure. Spatialement, nos résultats mettent en évidence un écart thermique entre différentes zones de l'agglomération de Libreville. Une variation spatiale différente selon le mois ou la saison. En saison des pluies, le dégagement de chaleur est plus intense qu'en saison sèche. L'ICU de la canopée urbaine n'est pas cantonné aux zones à forte densité urbaine mais s'étend aussi aux zones d'activités périphériques. La thermographie Landsat présente les lieux densément bâti, les zones commerciales et industrielles de l'agglomération de Libreville comme étant des zones dites îlots de chaleur urbains.

Deuxièmement, nous avons présenté et analysé la variation spatio-temporelle des concentrations des PM10 et PM2.5 au sein de l'agglomération de Libreville. L'analyse des moyennes des données de la période de février 2022 à janvier 2023, sur 11 sites de cet espace présente des concentrations des aérosols PM10 et PM2.5 qui sont généralement supérieures aux recommandations de l'OMS. Les cartes de variation spatiale obtenues dans notre territoire d'étude montrent que les concentrations SUD-EST de la zone étude (précisément au Sud-Est de la commune de Libreville et Nord-Est de la commune d'Owendo) sont élevées par rapport au NORD (précisément au Nord d'Akanda). Cette variabilité et cette disposition des points à forte et à faible concentrations des aérosols PM10 et PM2.5, dépendent des saisons. Les concentrations pendant la saison sèche sont supérieures à celle de saison des pluies dans la majorité des sites.

Troisièmement, nous avons présenté la relation entre température de l'air et les PM10 et PM2.5. L'analyse corrélation de Pearson était basée sur les variables température, PM2.5 et PM10 mesurées sur plusieurs sites. Cette corrélation a consisté à mesurer l'intensité de liaison linéaire

entre les variables température, PM2.5 et PM10. Il en ressort une orthogonalité entre température et les PM2.5 et PM10. Cela traduit une absence de corrélation linéaire entre ces variables.

De plus, nos résultats confirment l'hypothèse 1, selon laquelle les îlots de chaleur se localisent dans les milieux densément bâti de l'agglomération de Libreville. La spatialisation des îlots de chaleur de l'agglomération de Libreville montre que les zones densément bâti ont des températures plus élevées que les zones naturelles de cet espace. L'hypothèse 2, selon laquelle la qualité de l'air, mesurée à travers les indicateurs PM2.5 et PM10 révèle une concentration moyenne qui dépasse les normes d'OMS et est influencée par la température de l'air, car ils ont une corrélation linéaire positive, est quasiment infirmée. Bien que les concentrations de PM10 et PM2.5 sont supérieurs aux normes de l'OMS de 2021. Il n'en demeure aucune relation linéaire positive avec les températures de l'air dans l'agglomération de Libreville.

A l'issu de ce travail, nous pouvons dire que cette étude s'est intéressée à de nombreuses problématiques, indispensables à la compréhension des îlots de chaleur et de la pollution particulaire dans l'agglomération de Libreville. Elle propose une base de données inédite combinant pour la première fois, estimation de la qualité de l'air urbain liée aux particules, également une estimation de la température de l'air et de surface sur une échelle spatio-temporelle assez conséquent.

« Le problème ce n'est pas, et de loin, l'absence de reflexe écologique en Afrique » [...] « La cruelle urgence de la protection de l'environnement se résoudra que par l'émergence d'un citoyen africain conscient des problèmes et prêt à agir » (GRENET, 1994). La dégradation de l'environnement africain en général et du Gabon en particulier, est une réalité dont les conséquences seront catastrophiques sur nos milieux de vie si les mesures ne sont pas prises immédiatement. A cet effet, un regard sur les îlots de chaleur urbain, le confort thermique et sa relation avec les maladies cardiovasculaires dans l'agglomération de Libreville serait judicieux. L'objectif serait d'identifier les effets des îlots de chaleur urbains localisés dans ce travail. Le but est de mesurer également les paramètres du confort thermique de cet espace. L'un des enjeux est une adaptation climatique en ce qui concerne la lutte contre les îlots de chaleur urbains. Cette thématique rentre dans les objectifs du Plan Climat au Gabon.

BIBLIOGRAPHIES

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Figure 1 : compréhension du phénomène des ICU et de qualité de l'air. 23

Figure 3 : Circulation en surface des vents de l'Afrique Equatoriale Atlantique en juillet 30

Figure 7 : présentation de quelques voiries primaires de l'agglomération de Libreville 37

Figure 8 : présentation de quelques voiries secondaires de l'agglomération de Libreville 38

Figure 9 : présentation de quelques voiries tertiaires de l'agglomération de Libreville 39

Figure 10 : présentation de quelques marchés et commerces de l'agglomération de Libreville 40

Figure 14 : L'albédo correspond au rapport entre énergie reçue et énergie réfléchie 46

Figure 16 : Flux d'énergie et de rayonnement au-dessus d'une zone urbaine et d'une zone rurale 47

Figure 18 : Collecte de données et Format de fichier de données particulaires 59

Figure 19 : Collecte de données et Format de fichier de données des températures 60

Figure 21 : Collecte des données de la pollution particulaire et de température et acquisition de la base

Figure 22: processus d'élaboration de la carte relative à l'ICU de la couche de canopée urbaine 66

Figure 25: Variation mensuelle des températures de l'air mesurées sur des sites de février 2022 à

Figure 27: Variation saisonnières des températures mesurées sur des sites de février 2022 à janvier

Figure 29 : Concentration mensuelle en PM10 (ìg.m-3) des différentes stations d'analyseurs

Figure 30 : Variation spatiale des concentrations mensuelles moyennes de PM10 95

Figure 32 : Concentration mensuelle en PM2.5 (ìg.m-3) des différentes stations d'analyseurs

Figure 34 : Variation spatiale des concentrations saisonnières de PM2,5 109

Tableau 2 : Classification de type de quartiers dans l'agglomération de Libreville 34

Tableau 5: Principales caractéristiques des sites de mesure de l'agglomération de Libreville

64
Tableau 6 : valeurs guides OMS pour les polluants classiques de la qualité de l'air extérieur

71
Tableau 7 : Statistiques descriptives : Valeurs annuelles température et Qualité de l'Air .... 110

Tableau 10 : valeurs des corrélations entre les températures de l'air et les PM10 et PM2.5 113

Carte 3: Présentation du réseau hydrographique de l'agglomération de Libreville. 28

Carte 4 : Localisation des sites de mesure de l'agglomération de Libreville 63

Carte 5: Les températures de surface sur EducSCO : Analyse des températures depuis l'Espace

Carte 7 : Répartition spatiale de l'indice de végétation de l'agglomération de Libreville 85

Carte 8 : Répartition spatiale des températures de surface de l`agglomération de Libreville 87

Carte 9 : Répartition spatiale des îlots de chaleur urbain de l`agglomération de Libreville 88

Graphique 1 : Evolution de la population dans l'agglomération de Libreville 33

Graphique 2 : variation annuelle des Températures de l'air mesurées sur des sites de février

2022 à janvier 2023 77
Graphique 3 : Variation de l'amplitude thermique des moyennes mensuelles des températures

enregistrées 80
Graphique 4 : Variation des températures moyennes mensuelles de l'air mesurées sur des sites

de février 2022 à janvier 2023 80
Graphique 5 : Concentration annuelle en PM10 (ìg.m-3) entre février 2022 à janvier 2023.

92
Graphique 6 : Concentration journalière en PM10 (ìg.m-3) mesurée sur l'ensemble des Sites

pendant la période février 2022 à janvier 2023 96
Graphique 7 : Concentration saisonnière en PM10 (ìg/m3) mesurée sur l'ensemble des sites

pendant la période Juillet-Aout-Septembre 2022 97
Graphique 8 : Concentration saisonnière en PM10 (ìg/m3) mesurée sur l'ensemble des sites

pendant la période Octobre-Novembre-Décembre 2022 98
Graphique 9 : Concentration saisonnière en PM10 (ìg/m3) mesurée sur l'ensemble des sites

pendant la période Juillet-Aout-Septembre 2022 et Octobre-Novembre-Décembre 2022 98
Graphique 10 : Concentration annuelle en PM2.5 (ìg.m-3) de février 2022 à janvier 2023

101
Graphique 11 : Concentration journalière en PM2.5 (ìg.m-3) mesurée sur l'ensemble des sites

pendant la période février 2022 à janvier 2023 106
Graphique 12 : Concentration saisonnière en PM2.5 (ìg/m3) mesurée sur l'ensemble des sites

pendant la période Octobre-Novembre-Décembre 2022 107
Graphique 13 : Concentration saisonnière en PM2.5 (ìg/m3) mesurée sur l'ensemble des sites

pendant la période Juillet-Aout-Septembre 2022 108
Graphique 14 : Concentration saisonnière en PM2.5 (ìg/m3) mesurée sur l'ensemble des sites

pendant la période Juillet-Aout-Septembre 2022 et Octobre-Novembre-Décembre 2022 108

Annexe 1 : Dépôts des aérosols dans l'appareil respiratoire en fonction du diamètre des

aérosols. 141
Annexe 2 : Niveaux quotidiens de pollution de l'air en PM10 (ìg.m-3) et effets observés sur la

santé humaine. 142
Annexe 3: mesures de la température sur différents substrats au sein de l'ENS le 23/10/23 143

Annexe 4: installation et paramétrage d'un moniteur d'air intérieur au MINEF 144

ANNEXES

Annexe 1 : Dépôts des aérosols dans l'appareil respiratoire en fonction du diamètre des aérosols.¹²

¹² Liu, Y., 2011. Etudes des impacts de la réactivité en phase aqueuse atmosphérique sur la formation et le vieillissement des Aérosols Organiques Secondaires sous conditions simulées (These de doctorat). Aix-Marseille 1.

Annexe 2 : Niveaux quotidiens de pollution de l'air en PM10 (ìg.m-3) et effets observés sur la santé humaine¹³.

Niveau de pollution en PM10 (concentration en ìg.m-3.j-1)	Qualité de l'air	Effets sur la santé
0-50	Excellente
50-150	Moyenne
150-380	Malsaine	Aggravation légère des symptômes des personnes sensibles (essentiellement maladies respiratoires) et irritation des voies respiratoires de la population en bonne santé.
380-420	Très malsaine	Aggravation significative des symptômes des personnes sensibles (maladies respiratoires et cardiaques) et irritation répandue des voies respiratoires de la population en bonne santé.
420-500	Médiocre	Déclenchement de certaines maladies en plus de l'aggravation des symptômes et de la diminution de la tolérance à l'exercice physique chez les personnes en bonne santé
> 500	Dangereuse	Mort prématurée chez les personnes sensibles (maladies respiratoires et cardiaques). Les personnes en bonne santé connaissent divers symptômes et maladies qui affectent leur activité normale.

¹³ D'après [Boubel RW, Fox DL, Turner DB, Stern AC, eds. Fundamentals of air pollution. London : Academic Press,1994 : 574]).

Annexe 3: mesures de la température sur différents substrats au sein de l'ENS le 23/10/23

Annexe 4: installation et paramétrage d'un moniteur d'air intérieur au MINEF

*Annexe 5:* Statistiques	descriptives (Données quantitatives) :
	statistique descriptive des PM2.5 u/m3 annuelle des différents site de mesure
	Moyenne		13,6358182
Erreur-type			1,5009411
Médiane			11,5705
Mode			#N/A
Écart-type			4,97805847
Variance de l'échantillon			24,7810661
Kurstosis (Coefficient d'aplatissement)			-0,30541847
Coefficient d'asymétrie			1,121458
Plage			13,7415
Minimum			9,093
Maximum			22,8345
Somme			149,994
	Nombre de site		11
	statistique descriptive des PM10 u/m3 annuelle des différents site de mesure
Moyenne		26,6869091
Erreur-type		2,49984137
Médiane		23,92
Mode		#N/A
Écart-type		8,29103586
Variance de l'échantillon		68,7412757
Kurstosis (Coefficient d'aplatissement)		0,40256856
Coefficient d'asymétrie		1,20803201
Plage		25,581
Minimum		18,251
Maximum		43,832
Somme		293,556
Nombre de site		11

Moyenne	26,09090909
Erreur-type	0,28459047
Médiane	26
Mode	26
Écart-type	0,943879807
Variance de l'échantillon	0,890909091
Kurstosis (Coefficient d'aplatissement)	0,198528391
Coefficient d'asymétrie	0,663061478
Plage	3
Minimum	25
Maximum	28
Somme	287
Nombre de site	11

PREMIERE PARTIE : PRESENTATION DES ASPECTS PHYSIQUES DE L'AGGLOMERATION DE LIBREVILLE

1.2.1 Évolution géo-historique de l'occupation humaine de l'agglomération de Libreville . 32

3.2.4 Limites de l'étude 72
DEUXIEME PARTIE : EXAMEN DE LA RELATION ENTRE L'ILOT DE CHALEUR URBAIN ET LA QUALITE DE

CHAPITRE 4 : SPATIALISATION DES ILOTS DE CHALEUR URBAIN DE L'AGGLOMERATION DE LIBREVILLE

4.2.2 Répartition spatiale des températures de surface de l'agglomération de Libreville. 86

4.2.3 Répartition spatiale des îlots de chaleur urbain de l'agglomération de Libreville. 88

CHAPITRE 5 : ANALYSE DE LA VARIATION SPATIO-TEMPORELLE DES CONCENTRATIONS DES PM10 ET

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.