Urban Heat Island Dynamics and 2030 Thermal Scenario in Pokhara, Nepal Using Landsat and CA– Markov Modeling

Les villes ne sont pas seulement des collections de bâtiments et de routes ; ce sont des machines complexes qui interagissent avec le soleil et l'air d'une manière qui modifie le climat local. Lorsque le sol naturel couvert de terre et de plantes est remplacé par du béton, de l'asphalte et des toits, la surface change sa façon d'absorber et de retenir la chaleur. La végétation refroidit l'air grâce à un processus similaire à la transpiration, où l'eau s'évapore des feuilles, tandis que les sols nus et les surfaces pavées absorbent l'énergie solaire et la restituent lentement, rendant souvent la zone nettement plus chaude que la campagne environnante. Ce phénomène, connu sous le nom d'îlot de chaleur urbain, est une préoccupation croissante pour les urbanistes et les résidents, car l'élévation des températures peut solliciter les systèmes énergétiques, dégrader la qualité de l'air et menacer la santé humaine. Comprendre comment ces modèles thermiques évoluent nécessite de considérer la ville non pas seulement comme une carte de rues, mais comme une surface vivante qui respire, chauffe et se refroidit en réponse à la terre qui la soutient.

Au cœur de l'Himalaya, la ville de Pokhara, au Népal, traverse une transformation rapide qui offre une vue claire de ce processus. Une étude récente s'est concentrée sur le noyau urbain de la ville, une zone spécifique d'environ 37 kilomètres carrés où le développement est le plus intense. Les chercheurs ont cherché à comprendre comment le passage des terres agricoles aux bâtiments a modifié la température du sol au cours de la dernière décennie. Ils ont examiné des images satellites prises en 2014, 2019 et 2024 pour suivre les changements de l'occupation des sols. En utilisant des outils informatiques avancés, ils ont cartographié l'emplacement des cultures, des forêts, de l'eau et des habitations, puis ont mesuré la température réelle de la surface du sol au cours de ces mêmes années. Ils ont également utilisé un modèle mathématique pour projeter l'aspect que pourrait avoir la ville en 2030, permettant ainsi de voir comment ces changements pourraient affecter les niveaux de chaleur futurs.

Les résultats brossent le portrait d'une ville qui se réchauffe à mesure qu'elle grandit. En 2014, la zone d'étude était dominée par la culture, les récoltes couvrant près de 78 % du terrain, tandis que les zones d'habitation n'occupaient qu'environ 20 %. En 22024, l'équilibre avait radicalement changé. La zone couverte par les habitations, incluant les routes, les bâtiments et les infrastructures aéroportuaires, était passée à près de 38 %, tandis que les terres utilisées pour l'agriculture avaient diminué pour atteindre environ 56 %. Cette perte d'espaces verts cultivés a été remplacée par des surfaces imperméables qui ne refroidissent pas l'air. À mesure que l'occupation des sols changeait, la température du sol augmentait brusquement. La température moyenne de la surface dans la zone d'étude est passée de juste moins de 30 degrés Celsius en 2014 à près de 37,5 degrés Celsius en 2024. Les points les plus chauds, qui atteignaient des températures supérieures à 36 degrés en 2014, grimpaient à plus de 44 degrés en 2024.

L'étude a confirmé que le type d'occupation des sols est le principal moteur de ces différences de température. Les zones couvertes par des forêts et une végétation dense sont restées les plus fraîches, tandis que les terres nues, les sols exposés et les chantiers de construction sont devenus les plus chauds. Les zones d'habitation, avec leur mélange de bâtiments et de routes, ont également enregistré des températures très élevées, égalant souvent la terre nue. Les chercheurs ont constaté qu'à mesure que la ville s'étendait, les parcelles de végétation verte devenaient plus fragmentées, brisant l'effet de refroidissement continu que procurent les grands champs et les forêts. Cette fragmentation signifiait que l'influence rafraîchissante des plantes était réduite, permettant à la chaleur de s'accumuler plus facilement dans les nouvelles zones développées. Les données ont montré un lien clair : là où l'indice de végétation chutait, la température du sol augmentait.

Pour garantir l'exactitude de leurs mesures, les chercheurs ont comparé leurs données satellites à d'autres sources. Ils ont vérifié leurs relevés de température au sol par rapport aux données d'un autre système satellite qui fournit des vues plus larges et à plus basse résolution, trouvant un accord fort entre les deux. Ils ont également examiné les relevés de température de l'air d'une station météorologique locale pour voir si les tendances concordaient. Bien que la température du sol mesurée par les satellites soit naturellement plus élevée que la température de l'air mesurée à deux mètres du sol, les tendances étaient cohérentes, montrant que la surface se réchauffait effectivement en même temps que la croissance de la ville. Cette vérification croisée a donné aux chercheurs la certitude que leurs cartes de chaleur étaient fiables.

Tournés vers l'avenir, les chercheurs ont utilisé un modèle informatique pour simuler l'avenir de la ville en se basant sur les tendances observées au cours de la dernière décennie. Le modèle suggère que si les schémas actuels se poursuivent, la zone d'habitation s'étendra pour couvrir plus de la moitié de la zone urbaine centrale, laissant moins de la moitié pour la culture. Cette projection indique que les zones subissant les chaleurs les plus intenses vont également croître. Le modèle prédit que d'ici 2030, plus de la moitié de la zone d'étude pourrait tomber dans les catégories d'intensité de chaleur élevée ou extrêmement élevée. Ces zones chaudes devraient se concentrer autour du noyau urbain dense, de l'aéroport et des principaux corridors de transport, créant un paysage où la chaleur est la caractéristique dominante.

Ces conclusions servent d'avertissement et de guide pour l'avenir. L'étude souligne que la conversion rapide des terres agricoles et des espaces ouverts en zones bâties est directement responsable de l'intensification de la chaleur à Pokhara. Elle suggère que sans intervention, la ville continuera de se réchauffer, les zones les plus chaudes s'étendant pour couvrir la majorité du noyau urbain. Les chercheurs insistent sur le fait que la protection des espaces verts restants, la gestion des surfaces exposées et l'intégration de stratégies de refroidissement dans la planification urbaine sont des étapes essentielles pour atténuer cette tendance. En utilisant les données satellites pour surveiller ces changements, les urbanistes peuvent identifier les zones les plus à risque et prioriser les efforts pour réintégrer la végétation dans le tissu urbain, garantissant ainsi que la ville reste habitable alors qu'elle continue de croître.