Climate is more than just temperature. It is the long-term weather pattern in a particular area, typically measured across a thirty year period. A scientist who studies the climate in and around cities is an urban climatologist. They research how atmospheric conditions and patterns impact urban areas and vice versa. Urban climatologists can classify neighbourhoods into their local climate zone (LCZ). A local climate zone is an area that has consistent surface properties and land cover, and each LCZ can have unique air temperature patterns.1 To get a sense of the types of properties scientist measure, stand outside. What colour are the structures around you? How dense are the buildings? Are there any trees around you? If you look up, do you see buildings or sky? If you look down, do you see pavement or grass?
The local climate zone you are in can affect how comfortable you feel outside. If you are on a city sidewalk or urban area surrounded by roads or other infrastructure, those structures absorb and re-emit the sun’s heat more than other things like trees or grass. Mean radiant temperature serves as a measure of this exchange of heat between our surroundings and ourselves, and it is a big factor in how comfortable we feel outside. People are generally more comfortable in environments with lower mean radiant temperatures. This is one reason why a green park feels cooler than a grey concrete sidewalk.
Examples of Local Climate Zones:
Iain Stewart and Tim Oke, Local climate zones for urban temperature studies (Bulletin of the American Meteorological Society, 2012), 1885, modified version of table 2.
Planting for the Future: Can Street Trees Reduce Our Cities’ Rising Temperatures?
Temperature, or how hot or cold it is, varies all the time. Temperatures change from day to night, with the seasons, during extreme weather like heat waves, and even from year to year. Measuring global temperatures for decades, climate scientists have observed that global air surface temperatures are rising over time. More intense, long-lasting, and frequent heat waves, and extreme temperatures, are predicted because of climate change.
Global climate scientists have created climate models, like the Representative Concentration Pathway (RCP) 4.5 and 8.5 scenarios, to visualize different potential futures. These use various levels of greenhouse gas concentrations in the atmosphere to predict different degrees of global changes. The first, RCP 4.5, models a future where climate change stabilizes because climate strategies and technologies are used to reduce greenhouse gas emissions. The second scenario, RCP 8.5, represents one of the worst-case climate futures, with continued and increased intensive use of fossil fuels. Between these two scenarios, many climate scientists predict that RCP 4.5 is the more likely future scenario,2 but many cities are preparing for the worst outcome and using the RCP 8.5 to plan for the future.3
But, how do current and future rising global temperatures impact the temperatures we will feel in our neighbourhoods? Urban climatologists, like Dr. Aminipouri and his colleagues, are researching how different future scenarios of climate change impact local urban temperature changes and if solutions are able to help reduce the future heat we will experience in our cities.
Together, the researchers asked two big questions: 1. In these two RCP climate scenarios, what changes in temperatures will we observe for different Vancouver, B.C. neighbourhoods and local climate zones? 2. Can urban planners reduce or maintain current mean radiant temperatures, an important measure for human comfort and health, in the future by increasing the number of street trees along our city sidewalks?
Predicting Future Temperatures The research team selected six different local climate zones that were spread across the city. These were representative of typical Vancouver neighbourhoods. Using global and local climate modelling and data sampling techniques, the team compared temperatures predicted by the models to current observed temperatures in these climate zones.
They discovered that both future climate scenarios saw an increase in mean radiant temperature as well as monthly maximum and minimum air surface temperatures across all climate zones. However, these increases were not at the same intensity for each scenario or even by local climate zone. In the RCP 8.5 scenario, there were more days with extreme heat – the kind that could harm human health. In both scenarios, city neighbourhoods that were compact high-rises, or LCZ 1, had larger changes in temperatures observed.
Mapping If Trees Reduce the Heat
Aminipouri, Mehdi, David Rayner, Fredrik Lindberg, Sofia Thorsson, Anders Jensen Knudby, Kirsten Zickfeld, Ariane Middel, and E. Scott Krayenhoff, Urban tree planting to maintain outdoor thermal comfort under climate change: The case of Vancouver’s local climate zones (Building and Environment, 2019) 233, fig. 6
For each of the climate zones, scientists added street trees to their model and visualized the temperature changes that would occur on one of the hottest days of the year. For some LCZs, they could add hundreds of new trees, while in others, there was only space for dozens. They found that tree cover and added street trees helped maintain or reduce the predicted extreme heat under the RCP 4.5 scenario for all local climate zones. However, trees were unable to solve the temperature problems under the RCP 8.5 scenario as local temperatures still increased.
Planting Our Way Forward
These types of studies provide new, local knowledge for city planners and decision-makers. Dr. Aminipouri and his team shared that there are lots of ways to protect our cities from global temperature increases. Reducing the radiant heat with street trees can help cool things down, but other greenery like green roofs or city parks help too! By cooling our cities with plants, we can save lives from heat-related illnesses, help fight climate change, and improve our communities.
Try This at Home: Neighbourhood Temperature Investigation
We can investigate where the temperature might be too hot or just right in our neighbourhoods! First, you need to have a thermometer to measure the temperatures around you. If you do not have one, you can buy one at the store or build your own! Next, print out a map of your street, just a block or two, from the internet. Finally, identify if your neighbourhood matches one of the local climate zones in the table above.
Once you have your thermometer, your neighbourhood map, and have identified your climate zone, walk along your block and record the temperatures you observe. Where are they higher? Where are they cooler? What is around you? Your temperature readings will change depending on the weather, the time of day, the time of year, if there is shade, and if there are different amounts of buildings, infrastructure, or trees around you. Try making a temperature map on another day and see what changes. If you find a consistently hot spot, you can see if it is possible to plant a tree there.
Many of our cities and communities will be exposed to hotter and hotter temperatures due to climate change. Reducing global and local temperatures is as easy as planting a tree! Dr. Aminipouri reminded us that if we plant one tree at a time and reduce the extreme heat by one degree, we can save lives and improve human environmental well-being. If you have a front yard, see if you can plant a tree that will provide shade on the sidewalk in front of your house. Use the My Tree app or work with your neighbourhood garden centre or arborist to choose the right tree for where you will plant it. Want to plant trees with others? Join a community tree planting event during National Forest Week or for Arbour Day.
To make sure our cities are cooler for everyone, identify areas where there is a lack of trees. Write a letter to your MP advocating for planting more street trees in areas and communities of need. Talk to your friends and family about how trees can reduce heat in our cities and how we need to provide equitable access to trees and heat protection for all.
Meet Our Local Science Hero:
Dr. Mehdi Aminipouri is an urban climatologist.
How did your interest in urban trees and climate change come about?
“My home country is one of the hottest places on Earth and trees in urban areas are not common. We know that extreme heat is intensified by climate change. These factors can harm human health and well-being, so I got interested in the role urban trees could play to alleviate these negative effects of temperature increases.”
What is your favourite part of being a scientist?
“Being a scientist is fun because I get to talk and work with others! At scientific conferences, scientists come together, create new ideas, and share the results of their work. Conferences can generate a lot of new ideas for solutions and research about climate change.”
What has happened since this research?
“Since this research was published, many cities in British Columbia and Canada have implemented new strategies to increase tree coverage in urban areas to reduce extreme heat as well as carbon dioxide.”
If you could share one call to action with Canadian youth, what would you say?
“Help plant one tree!”
Credit
This Science Spotlight was written based on Aminipouri, Mehdi, David Rayner, Fredrik Lindberg, Sofia Thorsson, Anders Jensen Knudby, Kirsten Zickfeld, Ariane Middel, and E. Scott Krayenhoff. “Urban tree planting to maintain outdoor thermal comfort under climate change: The case of Vancouver’s local climate zones.” Building and Environment. 158 (2019): 226-236. https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2019.05.022.
1. Stewart, I. D., and T. R. Oke. “Local Climate Zones for Urban Temperature Studies”, Bulletin of the American Meteorological Society 93, 12 (2012): 1879-1900, accessed Oct 21, 2022, https://doi.org/10.1175/BAMS-D-11-00019.1
Histoire de la genèse : Qu’est-ce qu’une zone climatique locale ?
Le climat, c’est bien plus que la température. C’est un modèle météorologique à long terme, dans une zone donnée, généralement mesuré sur une période de trente ans. Un.e scientifique qui étudie le climat dans et autour des villes est un.e climatologue urbain.e. Ces spécialistes effectuent des recherches sur la manière dont les conditions et les régimes atmosphériques ont des répercussions sur les zones urbaines et vice versa. Les climatologues urbain.e.s peuvent classifier les quartiers par zone climatique locale (ZCL). Une zone climatique locale est une zone avec des propriétés de surface et une couverture terrestre cohérentes, et chaque ZCL peut avoir des modèles de température de l’air uniques.1 Pour avoir une idée des types de propriété que les scientifiques mesurent, allez dehors. De quelle couleur sont les structures autour de vous ? Quelle est la densité des bâtiments ? Y a-t-il des arbres autour de vous ? Si vous levez les yeux, voyez-vous des immeubles ou le ciel ? Si vous baissez les yeux, voyez-vous une rue pavée ou de l’herbe ?
La zone climatique dans laquelle vous vous trouvez peut affecter la manière dont vous vous sentez dehors, à l’aise ou pas à l’aise. Si vous êtes sur le trottoir d’une ville ou dans une zone urbaine entourée de routes ou autres infrastructures, ces structures absorbent et réémettent la chaleur du soleil plus que d’autres choses comme les arbres ou le gazon. La température radiante moyenne sert de mesure pour cet échange de chaleur entre ce qui nous entoure et nous-mêmes, et cela a une grande influence sur la manière dont nous nous sentons lorsque nous sommes à l’extérieur. Les gens se sentent généralement plus à l’aise dans des environnements avec des températures radiantes moyennes plus basses. C’est, entre autres, ce qui explique pourquoi on a l’impression qu’il fait plus frais dans un parc avec de la végétation plutôt que lorsqu’on se trouve sur un trottoir en béton gris.
Exemples de zones climatiques locales:
Planter pour le futur : Les arbres de rue peuvent-ils réduire l’augmentation de la température dans nos villes ?
La température, c’est-à-dire, le fait qu’il fasse chaud ou froid, varie tout le temps. Les températures changent le jour par rapport à la nuit, avec les saisons, durant des épisodes météorologiques extrêmes comme des vagues de chaleur, et même d’une année à l’autre. Ayant mesuré les températures mondiales pendant des décennies, des climatologues ont observé que les températures mondiales de l’air en surface augmentent avec le temps. À cause du changement climatique, on prévoit des vagues de chaleur plus intenses, plus longues et plus fréquentes, avec des températures extrêmes.
Des scientifiques spécialistes du climat mondial ont créé des modèles climatiques, comme les scénarios RCP 4.5 et 8.5 (RCP étant le sigle anglais pour Representative Concentration Pathway, aussi utilisé dans la documentation francophone pour « Voies de concentration représentatives »), afin de visualiser différents futurs possibles. Ces scénarios utilisent divers niveaux de concentration de gaz à effet de serre dans l’atmosphère pour prédire différents degrés de changements mondiaux. Le premier scénario, le RCP 4.5, modélise un futur où le changement climatique se stabilise parce que les stratégies et les technologies pour le climat sont mises en œuvre pour réduire les émissions de gaz à effet de serre. Le second scenario, le RCP 8.5, représente un des pires futurs en termes de climat, avec l’utilisation intensive, continue et plus importante des énergies fossiles. De ces deux scénarios, de nombreux.euses climatologues prédisent que le RCP 4.5 est le scénario futur le plus probable,2 mais de nombreuses villes sont en train de se préparer au pire, et utilisent le scénario RCP 8.5 pour planifier pour l’avenir.3
Mais comment les températures mondiales en hausse, actuelles et futures, ont-elles un effet sur les températures que nous ressentons dans nos quartiers ? Des climatologues urbain.e.s comme, Mehdi Aminipouri et ses collègues, sont en train d’effectuer des travaux de recherche pour voir la manière dont différents scénarios futurs relatifs au changement climatique ont un effet sur les changements de température urbaine à l’échelle locale, et aussi pour voir si des solutions peuvent aider à réduire, dans le futur, la chaleur que nous connaîtrons dans nos villes.
Ensemble, les chercheur.euse.s ont posé deux grosses questions : 1. Dans ces deux scénarios RCP sur le climat, quels changements observerons-nous au niveau des températures pour différents quartiers et différentes zones climatiques locales de Vancouver, en Colombie-Britannique ? 2. Les urbanistes peuvent-ils/elles réduire ou maintenir, dans l’avenir, les températures radiantes moyennes actuelles, une mesure importante pour le confort des êtres humains et leur santé, en augmentant le nombre d’arbres de rue sur les trottoirs de notre ville ?
Prédire les températures futures L’équipe de recherche a sélectionné six zones climatiques locales (ZCL) différentes réparties dans la ville. Ces zones étaient représentatives de quartiers typiques de Vancouver. Grâce à des techniques de modélisation du climat mondial et local et d’échantillonnage de données, l’équipe a comparé les températures prédites par ces modèles aux températures actuelles observées dans ces zones climatiques.
Ils/elles ont découvert que les deux scénarios sur le climat futur voyaient une augmentation de la température radiante moyenne ainsi que des températures mensuelles maximales et minimales de l’air en surface sur toutes les zones climatiques. Toutefois, ces augmentations n’étaient pas de la même intensité pour chaque scénario, ni même pour chaque zone climatique locale. Dans le scénario RCP 8.5, il y avait davantage de journées avec une chaleur extrême, la sorte de chaleur qui pourrait nuire à la santé des êtres humains. Dans les deux scénarios, les quartiers de la ville qui étaient composés de gratte-ciels compacts, soit LCZ 1 (ZCL en français), connaissaient les changements de températures les plus importants.
Recourir à la cartographie pour voir si les arbres réduisent la chaleur
Aminipouri, Mehdi, David Rayner, Fredrik Lindberg, Sofia Thorsson, Anders Jensen Knudby, Kirsten Zickfeld, Ariane Middel, et E. Scott Krayenhoff, « Urban tree planting to maintain outdoor thermal comfort under climate change: The case of Vancouver’s local climate zones » (Traduction libre : Plantation d’arbres urbains pour maintenir le confort thermique en extérieur dans un contexte de changement climatique : le cas des zones climatiques locales de Vancouver) (Building and Environment, 2019) 233, fig. 6
Pour chacune des zones de climat, les scientifiques ont ajouté des arbres de rue à leur modèle, et ont visualisé les changements de température qui se produiraient lors d’un des jours les plus chauds de l’année. Pour certaines ZCL, ils ont pu ajouter des centaines de nouveaux arbres, tandis que dans d’autres, il n’y avait de l’espace que pour quelques dizaines d’arbres. Ils/elles ont découvert que le couvert arboré et les arbres de rue ajoutés aidaient à maintenir ou à réduire la chaleur extrême prédite dans le scénario RCP 4.5 pour toutes les zones climatiques locales. Toutefois, les arbres n’étaient pas en mesure de résoudre les problèmes de température dans le scénario RCP 8.5, car les températures locales augmentaient encore.
Planter pour aller de l’avant Ces types d’études permettent d’acquérir de nouvelles connaissances à l’échelle locale pour les urbanistes et les décideur.euse.s. Mehdi Aminipouri et son équipe ont expliqué qu’il existe de nombreuses manières de protéger nos villes de l’augmentation des températures mondiales. Réduire la chaleur radiante avec des arbres de rue peut aider à refroidir l’atmosphère, mais d’autres types de verdure comme des toits végétalisés ou des parcs dans les villes aident aussi ! En refroidissant nos villes avec de la végétation, nous pouvons sauver des vies en réduisant le nombre de décès dus à des maladies liées à la chaleur, aider à combattre le changement climatique, et améliorer nos communautés.
Essayez ça chez vous : Enquête sur la température du quartier
Nous pouvons mener une enquête pour voir dans quels endroits la température pourrait être trop chaude ou bien mener cette enquête dans nos quartiers mêmes ! Tout d’abord, vous avez besoin d’un thermomètre pour mesurer les températures autour de vous. Si vous n’en avez pas, vous pouvez en acheter un dans un magasin ou vous en fabriquer un ! Ensuite, imprimez une carte de votre rue, juste un ou deux pâtés de maisons, à partir d’Internet. Enfin, déterminez si votre quartier correspond à l’une des zones climatiques locales figurant dans le tableau au-dessus.
Une fois que vous avez votre thermomètre, votre carte du quartier, et que vous avez identifié votre zone climatique, marchez le long de votre pâté de maisons, et notez les températures que vous observez. Où sont-elles plus élevées ? Où sont-elles plus froides ? Qu’y a-t-il autour de vous ? Les températures que vous constaterez changeront en fonction de la météo, du moment de la journée, du moment de l’année, s’il y a de l’ombre, et s’il y des quantités différentes de bâtiments, d’infrastructures ou d’arbres autour de vous. Essayez de dresser une carte des températures un autre jour, et voyez les changements. Si vous trouvez un endroit qui est chaud de façon constante, vous pouvez regarder s’il est possible d’y planter un arbre.
Nombre de nos villes et de nos communautés seront exposées à des températures de plus en plus chaudes à cause du changement climatique. Réduire les températures mondiales et locales, c’est aussi facile que de planter un arbre ! Mehdi Aminipouri nous a rappelé que si nous plantons un arbre à la fois, et que nous réduisons la chaleur extrême d’un degré, nous pouvons sauver des vies et améliorer le bien-être environnemental des êtres humains. Si vous avez une cour à l’avant de votre maison, voyez si vous pouvez y planter un arbre qui donnera de l’ombre sur le trottoir devant chez vous. Utilisez l’application « Mon arbre », ou consultez le centre de jardinage de votre quartier ou un.e arboriculteur.trice pour choisir le bon arbre pour l’endroit où vous le planterez. Vous voulez planter des arbres avec d’autres personnes ? Prenez part à une activité de plantation d’arbres durant la Semaine nationale de l’arbre et des forêts ou à l’occasion de la Journée nationale de l’arbre.
Pour faire en sorte que nos villes soient plus fraîches pour tout le monde, identifiez les endroits qui manquent d’arbres. Écrivez une lettre à votre député.e pour réclamer que davantage d’arbres de rue soient plantés dans les lieux et les communautés qui en ont besoin. Expliquez à vos ami.e.s et aux membres de votre famille comment les arbres peuvent faire diminuer la chaleur dans nos villes, et comment nous devons offrir à tout le monde un accès équitable aux arbres et la possibilité de se protéger de la chaleur.
Rencontrez notre héros scientifique local :
Mehdi Aminipouri est un climatologue urbain.
D’où vous vient cet intérêt pour les arbres urbains et le changement climatique ?
« Mon pays d’origine est l’un des endroits les plus chauds de la Terre, et les arbres dans les zones urbaines ne sont pas communs. Nous savons que la chaleur extrême est intensifiée par le changement climatique. Ces facteurs peuvent nuire à la santé et au bien-être des êtres humains, alors je me suis intéressé au rôle que les arbres urbains pouvaient jouer pour atténuer ces effets négatifs de l’augmentation des températures. »
Que préférez-vous dans le fait d’être scientifique ?
« J’aime être un scientifique, c’est amusant parce que cela m’amène à parler à d’autres personnes et à travailler avec elles ! Lors des congrès scientifiques, les scientifiques se réunissent, trouvent de nouvelles idées, et partagent les résultats de leurs travaux. Les congrès peuvent générer beaucoup de nouvelles idées de solutions et de recherches sur le changement climatique. »
Que s’est-il passé depuis que vous avez effectué ces travaux de recherche ?
« Depuis la publication de ces travaux de recherche, de nombreuses villes en Colombie-Britannique et au Canada ont mis en place de nouvelles stratégies afin de développer davantage le couvert arboré dans les zones urbaines dans le but de réduire la chaleur extrême ainsi que le dioxyde de carbone. »
Si vous pouviez lancer un appel à l’action auprès des jeunes du Canada, que leur diriez-vous ?
« Aidez à planter un arbre ! »
Contribution
Ce guide « Pleins feux sur la science » a été écrit sur la base de l’article Aminipouri, Mehdi, David Rayner, Fredrik Lindberg, Sofia Thorsson, Anders Jensen Knudby, Kirsten Zickfeld, Ariane Middel, et E. Scott Krayenhoff. « Urban tree planting to maintain outdoor thermal comfort under climate change: The case of Vancouver’s local climate zones. » (Traduction libre : Plantation d’arbres urbains pour maintenir le confort thermique en extérieur dans un contexte de changement climatique : le cas des zones climatiques locales de Vancouver.) Building and Environment 158 (2019): 226-236. https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2019.05.022.
1. Stewart, I. D., et T. R. Oke. « Local Climate Zones for Urban Temperature Studies », (Traduction libre : Zones climatiques locales pour des études sur les températures urbaines) Bulletin of the American Meteorological Society 93, 12 (2012): 1879-1900, Accès le 21 octobre 2022, https://doi.org/10.1175/BAMS-D-11-00019.1 2. Zeke Hausfather et Daniel Raimi, « Which Climate Path Are We On?, with Zeke Hausfather » (Traduction libre : Vers quel climat nous dirigeons-nous ?, avec Zeke Hausfather ) 25 février 2020, dans Resources Radio, une émission produite par Elizabeth Wason, balado, MP3 audio, 12:18, https://www.resources.org/resources-radio/which-climate-path-are-we-zeke-hausfather 3. « City of Vancouver’s Sustainability Group, Climate Change Adaptation Strategy, 2018 Update and Action Plan ». (Traduction libre : Groupe de durabilité de la ville de Vancouver, Stratégie d’adaptation au changement climatique, Mise à jour et plan d’action 2018. Vancouver, Colombie-Britannique : Ville de Vancouver, Octobre 2019. Accès le 13 octobre 2022, https://vancouver.ca/files/cov/climate-change-adaptation-strategy.pdf
