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

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.

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

Conclusion

CHAPITRE 4 : SPATIALISATION DES ILOTS DE CHALEUR URBAIN DE