Des ilots d’ombrage mobiles reposant sur une base de données

Le soleil tape, l’air ondule, la chaleur est étouffante. Voilà ce que l’on ressent en ville l’été. Avec le changement climatique, ce phénomène commence de plus en plus tôt dans l’année pour se prolonger jusqu’à la fin de l’été. Cette situation devient pesante, surtout dans les quartiers où les sols sont massivement asphaltés. «Les arbres peuvent rafraichir l’espace de trois façons», indique Sebastian Mühlemann, expert en végétalisation urbaine pour la pépinière Bauer à Bottmingen. «D’une part, ils créent de l’ombre. D’autre part, ils rejettent de l’humidité par évapotranspiration. Enfin, ils ont un impact psychologique: la simple présence d’arbres fait baisser la température ressentie par la population.»

Les arbres, denrées rares

Force est de constater que ces précieux alliés font cruellement défaut au cœur de nombreuses places et artères urbaines. Cela tient d’abord à la manière dont les villes ont été pensées et conçues par le passé. Les journées de canicule et les précipitations intenses étaient alors moins fréquentes. Les concepts tels que celui de la «ville-éponge», dans lequel les arbres sont mis à l’honneur, étaient alors totalement inconnus. Dans la «ville-éponge», les eaux pluviales ne sont pas immédiatement canalisées vers les égouts mais sont stockées localement. Cette approche préserve les villes des inondations tout en alimentant les arbres en eau en période de forte chaleur, ce qui permet de rafraichir naturellement les espaces publics.

Un sous-sol très convoité

Bien souvent, la plantation d’arbres se heurte également à des contraintes techniques, «par exemple, lorsque le sous-sol abrite des conduites ou un parking souterrain, ou lorsque les arbres représentent un obstacle lors d’évènements publics ou entravent les opérations de déneigement en hiver», précise Sebastian Mühlemann. Quand bien même la plantation est possible, près de 15 années sont nécessaires avant que les arbres ne déploient un ombrage suffisant. Comment faire des arbres des pourvoyeurs d’ombre dans ces lieux, et ce dès maintenant? C’est pour répondre à ce défi que la pépinière Bauer a conçu, en partenariat avec la BFH, la solution innovante MobileGreen.

De l’ombre, sans attendre

Le principe est très simple: le système repose sur des bacs intelligents de 2 mètres sur 2, dans lesquels sont installés des arbres adultes d’une hauteur de sept à dix mètres. Faciles à mettre en place à l’endroit voulu à l’aide d’un charriot élévateur, ils peuvent être déplacés ultérieurement en toute simplicité. Le bac fournit en totale autonomie les éléments vitaux grâce à un substrat fertile parfaitement calibré pour l’essence choisie et les spécificités du site, sans oublier un réservoir d’eau d’une capacité supérieure à 500 litres. Les racines des arbres puisent cette eau en continu par le biais de tapis capillaires. Le remplissage du réservoir s’effectue en moyenne toutes les deux semaines, ce qui garantit un approvisionnement en eau optimal, y compris lors des pics de chaleur. Une application dédiée alerte le personnel de jardinage lorsque le niveau est bas. Un capteur intégré dans le bac permet de mesurer la température ainsi que la hauteur d’eau.

À première vue, c’est par sa taille que MobileGreen se distingue des végétalisations en bacs traditionnelles. Les arbres utilisés sont pleinement développés et leur houppier fait office de parasol. Mais en y regardant de plus près, on s’aperçoit que MobileGreen cache un système sophistiqué qui s’appuie sur un savoir-faire pointu pour adapter parfaitement le choix des essences à chaque environnement. Par ailleurs, l’efficience du système d’irrigation couplée à la surveillance connectée offre à la clientèle un avantage économique déterminant.

Les plantes et le budget au centre des priorités

«Le concept MobileGreen place les plantes et la maitrise des couts d’entretien au premier plan», affirme Sebastian Mühlemann pour expliquer ce qui rend cette solution si unique. «Les aménagements ordinaires imposent la visite d’un jardinier tous les deux jours en été pour estimer le besoin d’arrosage par un contrôle manuel du substrat. Avec MobileGreen, il suffit de remplir le réservoir d’eau pendant cinq minutes toutes les deux semaines, un travail qui peut être confié à un non-spécialiste.» Cette réduction des frais de personnel engendre rapidement, à l’échelle annuelle, des économies de maintenance substantielles se chiffrant en milliers de francs par arbre. Sans compter que ce besoin moindre en main-d’œuvre en pleine période estivale ne manquera pas de séduire les services des espaces verts des villes. «Le constat est net: actuellement, le déploiement de nouveaux espaces verts mobiles doit être géré sans augmentation des effectifs. MobileGreen apporte ici une réponse ciblée afin d’alléger la charge de travail du personnel spécialisé. Le parrainage d’arbres est également envisageable et facile à mettre en œuvre grâce au suivi connecté», conclut Sebastian Mühlemann.

Les compétences ne se limitent pas à la seule gestion de l’irrigation. «Par le passé, l’acquisition d’aménagements paysagers par les municipalités reposait sur une estimation empirique des besoins quantitatifs en végétaux. Or, maximiser le nombre d’arbres ne garantit pas automatiquement une solution de refroidissement optimale, les couts d’acquisition et d’entretien étant considérables. MobileGreen permet de modéliser et de planifier en amont la solution d’ombrage idéale pour un lieu donné», indique Sebastian Mühlemann.

Un modèle de données sophistiqué

À l’origine de ce système: un modèle de données conçu lors d’un important projet de recherche mené conjointement avec la Haute école spécialisée bernoise et financé par Innosuisse. «Un projet préliminaire a déjà été lancé en 2023», explique Stefan Jack, ingénieur de gestion et professeur en fabrication numérique au département Architecture, bois et génie civil (BFH-AHB) de la BFH. Le projet, qui entre dans sa phase finale, s’articule autour de quatre axes de travail. En plus du département BFH-AHB, le projet associe la Haute école des sciences agronomiques, forestières et alimentaires (BFH-HAFL) et le département Travail social (BFH-S).

Un vaste projet de recherche

Dans un premier temps, les recherches ont porté sur les essences d’arbres en pot les mieux adaptées au rafraichissement urbain. Outre la thermotolérance des essences, la promotion de la biodiversité constitue un facteur clé, raison pour laquelle les variétés indigènes comme les érables sont privilégiées. Grâce à une revue de la littérature et à l’exploitation de données empiriques, l’équipe de projet a quantifié le volume de substrat indispensable à une efficacité pérenne, défini les besoins en irrigation lors des pics de chaleur et démontré la plus-value écologique et paysagère d’une végétalisation des pieds d’arbre.

Modélisation de l’effet de refroidissement

L’étape suivante a consisté à mesurer et à modéliser les effets de refroidissement. Des mesures exhaustives ont été menées: «Une station météorologique a été positionnée sous les arbres faisant l’objet de l’analyse afin de quantifier la température, la vitesse du vent et l’hygrométrie, tandis qu’un thermomètre à globe noir mesurait la perception physique de la chaleur par le corps humain. Des instruments complémentaires suivaient l’évolution du diamètre du tronc ainsi que la vitesse des flux de sève sous l’écorce de l’arbre. La consommation d’eau et l’évaporation ont également été mesurées», explique Stefan Jack. «Ce qui m’a vraiment impressionné, c’est l’énorme pouvoir rafraichissant de ces arbres presque adultes, qui atteignait de 13 à 19 °C à 14 heures.»

Les données ont permis de modéliser l’effet de refroidissement d’arbres isolés et d’élaborer des modèles spatiaux à l’échelle du quartier et de la rue qui serviront à créer des outils de planification et de prévision. Différents emplacements ont été analysés à dessein afin de garantir la reproductibilité du modèle sur un maximum de sites, qu’il s’agisse de sols asphaltés, de zones gravillonnées ou d’espaces déjà végétalisés. «Cette base de données constitue, selon nos informations, le seul référentiel adossé à des mesures concrètes de terrain et ayant fait l’objet d’une validation par l’analyse de 1440 cas d’usage», indique Stefan Jack, dont l’équipe finalise actuellement l’optimisation du modèle prédictif.

Impact social et modèle économique

Parallèlement, une analyse a été menée sur les effets de la végétalisation mobile sur l’espace social. Différents types de configurations spatiales ont ainsi été étudiés à Soleure, Wohlen (AG) et Reinach (BL): lieux de détente, espaces de rencontre et zones de passage. L’accent a été mis sur la perception, l’utilité sociale, les changements de comportement des usagers et les différences par rapport à une végétalisation permanente. L’étude est réalisée au moyen de comptages, d’observations sur place et d’entretiens.

Les conclusions démontrent l’immense valeur que la population accorde à cette végétalisation urbaine mobile et les bénéfices qu’elle en retire.

La pratique le confirme également. À Wohlen AG, par exemple, la zone d’attente située devant l’arrêt de bus de la Bahnhofsstrasse a été embellie grâce à l’installation de trois arbres. «Un peu plus de confort, de l’ombre et un peu de fraîcheur sur le toit du parking souterrain. Là où il n’y a pas la place pour de «vrais» arbres, MobileGreen peut être une bonne option», résume Roger Isler, responsable Environnement et Énergie de la commune de Wohlen.

À Soleure, cinq arbres ont été installés sur une surface imperméabilisée. «Ce qui me fascine, c’est que ces arbres, bien qu’ils soient en pot, sont très grands, très verts et ont encore bien poussé», explique Lea Wälti, cheffe de projet en aménagement du territoire à la ville de Soleure. « C’est ce qui les distingue des autres produits. Ils ont attiré l’attention – on nous en a parlé à plusieurs reprises. De nombreux habitants et riverains se sont réjouis de cette touche de verdure dans la vieille ville, par ailleurs plutôt austère.»

Une collaboration fructueuse

De plus, les résultats de la recherche révèlent une nouvelle opportunité d’utilisation pour la solution MobileGreen: dans les zones où un verdissement pérenne est planifié, ce qui implique parfois d’onéreux travaux de décapage du bitume, la solution MobileGreen permettrait d’expérimenter en amont la disposition idéale.

Enfin, le projet de recherche a permis de concevoir un modèle d’affaires et une stratégie marketing pour la plateforme mobile-green.ch, afin d’assurer le positionnement ciblé de ce service sur le marché. Sebastian Mühlemann tire un bilan très positif de son partenariat avec la BFH. «Le courant est passé immédiatement!», se souvient-il en évoquant sa première rencontre avec Stefan Jack. «J’ai tout de suite compris que la BFH avait beaucoup à offrir.»

À ce jour, MobileGreen est utilisé par 26 clients pour un total de 70 bacs, avec un rayonnement au-delà de la Suisse, soit jusqu’aux Pays-Bas. «C’est formidable de voir que notre expertise dépasse les frontières nationales», se félicite cet expert en arboriculture. Dans la région, MobileGreen est actuellement déployé à Berthoud et à Soleure, et la recherche de nouveaux sites est en cours. De quoi espérer que les pics de forte chaleur dans les municipalités suisses soient à l’avenir un peu moins redoutés…