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2019
909

Systèmes urbains et pollution de l’air extérieur : application du concept de résilience

Urban systems and outdoor air quality: application of the resilience concept
Jean-Marie Cariolet, Marc Vuillet et Youssef Diab

Résumés

La pollution de l’air extérieur est considérée comme un risque diffus auquel les villes doivent s’adapter pour éviter des impacts sanitaires et économiques de plus en plus importants. Le concept de résilience, jusqu’alors essentiellement appliqué aux chocs en milieu urbain, peut apporter un regard nouveau mais aucun cadre conceptuel n’existe pour la pollution de l’air. Le but de cet article est de proposer une première réflexion sur l’applicabilité du concept de résilience à la problématique de la pollution de l’air extérieur pour les villes, que nous considérons ici comme des systèmes urbains. Les résiliences adaptatives et inhérentes sont considérées pour, respectivement, observer des mécanismes de résilience des villes et caractériser les propriétés qu’une ville doit posséder pour être résiliente à la pollution de l’air. L’application des propriétés des systèmes socio-écologiques résilients à notre problématique permet d’apporter un premier cadre de réflexion et d’identifier plusieurs exemples de leviers d’actions pour améliorer la résilience des villes à la pollution de l’air extérieur, selon les différentes dimensions de la résilience (technique, organisationnelle, politique, sociale et économique).

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Texte intégral

Introduction

La pollution de l’air extérieur : un risque diffus

1En 2016, environ 4,2 millions de personnes sont mortes dans le monde du fait d’une exposition trop forte à la pollution de l'air extérieur (OMS, 2018). Le nombre de décès causés par la pollution de l'air ambiant devrait augmenter et devenir la première cause de mortalité prématurée en 2050 (Banque mondiale, 2016 ; OCDE, 2012). Ce problème sanitaire majeur s’inscrit donc dans le long terme et est global. À l’échelle locale, les zones urbaines, de plus en plus peuplées, sont particulièrement concernées et les populations de ces territoires sont les plus exposées. Les impacts sanitaires connus sont nombreux : maladies cardio-vasculaires et respiratoires, cancer du poumon, diabète, etc. (Filleul et al., 2003). Les études épidémiologiques montrent que le poids des impacts à long terme – par exemple, dus à une exposition chronique – est largement supérieur à celui des impacts des pics de pollution en matière de santé publique (INVS, 2012 ; Corso et al., 2016).

2Une grande partie des émissions de polluants dans les villes est due au trafic routier (OMS, 2014). En Ile-de-France par exemple, le transport routier est responsable de 56 % des émissions de NOx (oxydes d’azote) et de 35 % des émissions de PM2,5 (particules fines dont la taille est inférieure à 2,5 microns) (Airparif, 2016). Le transport routier présente un impact sanitaire certain en milieu urbain (Khreis et al., 2016). Le secteur résidentiel est également émetteur de pollution, essentiellement à travers le chauffage des logements (Airparif, 2016).

Le concept de résilience

3Le concept de résilience a été, et est toujours, défini de différentes manières (Cutter et al., 2008 ; Reghezza et al., 2012 ; Alexander, 2013 ; Reghezza et al., 2015). Après avoir été utilisée en psychologie, la résilience a ainsi été largement explorée par les écologues, ce qui a abouti à la formulation de deux grandes définitions : celle de l’ecological resilience (résilience écologique) et celle de l’engineering resilience. La résilience écologique est définie comme étant la mesure de la persistance des systèmes écologiques et de leurs capacités à absorber les changements et les perturbations tout en se maintenant (Holling, 1973), alors que l’engineering resilience désigne la capacité d’un système à revenir à un état initial le plus rapidement possible après un choc.

4Inspirés par les travaux en écologie, de nombreux chercheurs ont tenté ensuite d’appliquer le concept de résilience aux systèmes urbains, à travers le concept de résilience urbaine. C’est à partir de l’étude d’évènements soudains, tels que les catastrophes liées aux passages des ouragans Katrina et Sandy aux États-Unis, que le concept de résilience urbaine est devenu un nouveau paradigme pour la gestion des risques des systèmes urbains. La définition la plus communément utilisée était alors proche de la définition de l’engineering resilience. La notion de choc, de surprise, a ainsi fortement influencé l’opérationnalisation du concept de résilience pour les systèmes urbains, le concept ayant été appliqué à des risques brusques tels que le risque inondation, les tremblements de terre, les submersions marines, etc. La communauté scientifique travaillant spécifiquement sur la résilience urbaine a donc délaissé les stress ou risques diffus pendant longtemps, et notamment la pollution de l’air extérieur, comme nous l’expliquerons plus loin.

Résilience et risques diffus

5Depuis peu, les chercheurs élargissent la définition de la résilience urbaine aux stress ou risques diffus, comme en témoignent les deux définitions récentes de Meerow et al. (2016) et Reghezza (2016) :

"La résilience urbaine désigne la capacité d'un système urbain (…) à maintenir ou à retourner rapidement aux fonctions désirées face à une perturbation, à s'adapter au changement, et de transformer rapidement les systèmes qui limitent la capacité d'adaptation actuelle ou future (Meerow et al., 2016, p.39)".

"La résilience s’appuie sur la volonté de développer la capacité d’adaptation des acteurs et l’adaptabilité des systèmes urbains et de leurs composantes, pour que ces derniers soient capables de faire face à n’importe quelle menace et à n’importe quel choc, quelles que soient leur nature, leur intensité, leur origine. Nous pouvons penser aussi bien aux perturbations consécutives à un choc brutal (…) qu’à des pressions lentes (Reghezza, 2016, p.175)".

6Ces définitions soulignent le fait qu’un système peut être résilient à un stress, et non pas uniquement à un choc comme certaines définitions le laissaient alors penser.

7Les travaux menés sur les systèmes socio-écologiques permettent, eux, d’apporter un autre regard, notamment à travers le modèle du cycle adaptatif. Ce modèle, proposé à l’origine par Gunderson et Holling (2002), considère que l’évolution des systèmes suit quatre phases distinctes (figure 1). La première phase d’exploitation (r) correspond à une phase de croissance rapide durant laquelle le système est résilient. La phase de conservation ou de consolidation (K) se caractérise par une stabilité importante et une faible résilience, le système devenant de plus en plus dépendant à une structure et des processus figés. Survient ensuite, de manière rapide, une phase de désorganisation du système appelé phase d’effondrement ou de destruction (Ω), avant de passer par une phase de réorganisation (α). Cette dernière phase, chaotique, se caractérise par une forte instabilité et de grandes incertitudes. Elle peut conduire à un nouveau cycle adaptatif ou un retour à l’état stable initial (Quenault, 2013 ; Mathevet, Bousquet, 2014 ; Provitolo, Reghezza-Zitt, 2015). Mathevet et Bousquet distinguent deux types de changement possibles, l’adaptation et la transformation. L’adaptation désigne une réaction à un stress ou à une perturbation qui ne remet pas en cause le système (Mathevet, Bousquet, 2014, p.39) alors que la transformation implique un changement de système, car le fonctionnement initial n’est plus acceptable.

Figure 1 : Le modèle du cycle adaptatif

Figure 1 : Le modèle du cycle adaptatif

Source : Buchheit et al. (2016), d’après Gunderson et Holling (2002)

8Un cycle adaptatif n’est jamais isolé, il est interconnecté à d’autres cycles adaptatifs, qui se manifestent à différentes échelles spatiales et temporelles, au niveau des systèmes et des sous-systèmes. Ainsi, le basculement d’un cycle adaptatif d’une phase à un autre, peut faire basculer un autre cycle à une échelle différente. L’interconnexion multiscalaire de ces cycles correspond au modèle de panarchie, développé par Gunderson et Holling (2002).

9Afin de comprendre pleinement le concept de résilience dans notre contexte d’étude, il s’avère également nécessaire de souligner la différence entre résilience adaptative et résilience inhérente.

Résilience adaptative et résilience inhérente

10Cutter (2016) différencie deux types de résilience : la résilience adaptative et la résilience inhérente.

11La résilience adaptative concerne la capacité des individus, des parties prenantes ou des communautés à apprendre et à réagir aux changements provoqués par un évènement. C'est un processus qui implique un apprentissage social, et qui peut être mesurable (traduit de Cutter, 2016). En d’autres termes, c’est la résilience post-évènement, celle qui est observable après une catastrophe. La résilience est alors perçue comme un processus qui est constaté a posteriori (Reghezza-Zitt et al., 2015). Les variables pour analyser ce type de résilience sont souvent des variables temporelles afin de quantifier ou au moins qualifier le temps de retour à un état acceptable d’une communauté ou système touché. Les indicateurs peuvent concerner différentes fonctions urbaines. Pour la fonction habiter par exemple, un indicateur mesurant la résilience adaptative pourrait être la durée observée pour reconstruire l’ensemble des logements détruits ou endommagés par une inondation. Pour la fonction produire, Lam et al. (2012) ont cartographié l’évolution du nombre de commerces ouverts à la Nouvelle-Orléans, avant le passage de l’ouragan Katrina, juste après, en mars 2006, puis en septembre 2006. Ces variables temporelles illustrent uniquement le phénomène de retour à un état acceptable, il est en revanche plus difficile d’identifier des variables pour mesurer l’adaptation ou la transformation de systèmes urbains.

12La résilience inhérente désigne la résilience préexistante – ou la résilience pré-événement – au sein d'une communauté. Elle est souvent utilisée comme base de référence pour mesurer les résultats et les changements au fil du temps (traduit de Cutter, 2016). La résilience inhérente est donc perçue comme une propriété, une qualité intrinsèque à un système (Reghezza-Zitt et al., 2015, p.33) et sert ainsi à évaluer les points faibles et forts d’un territoire, d’une communauté, en termes de résilience. C’est ce type de résilience que les villes veulent améliorer, en mettant en place des stratégies de résilience par exemple. Les variables et indicateurs sont ici liés à des propriétés de la résilience, et s’appliquent à différentes dimensions de la résilience. L'article fondateur de Bruneau et al. (2003) propose, par exemple, un cadre d'évaluation de la résilience des communautés en estimant quatre propriétés définissant leur capacité de résilience : la robustesse, la redondance, l’ingéniosité et la rapidité. Selon Bruneau et al., ces propriétés doivent être quantifiées autour de quatre dimensions : techniques, organisationnelles, sociales et économiques. Depuis, d’autres propriétés de la résilience ont été identifiées, les plus utilisées étant la redondance, l’omnivorie, l’effet-tampon, la planéité, l’homéostasie, le haut-flux (Biggs et al., 2015 ; Touili, 2015 ; Wardekker, 2018). Nous reviendrons sur ces propriétés plus loin dans notre démonstration.

13Après avoir défini les différentes facettes du concept de résilience, il est alors possible d’analyser les travaux de recherche ayant appliqué ce concept à la problématique de la pollution de l’air dans les villes.

Résilience et pollution de l’air : un domaine scientifique peu exploré

14Le concept de résilience a été très peu appliqué au risque de pollution de l’air dans la littérature scientifique. La recherche d’articles ou rapports scientifiques avec les combinaisons possibles de mots-clés resilience OR resiliency AND air quality OR air pollution OR atmospheric pollution (en anglais et en français) est peu fructueuse.

15Parmi le faible nombre de papiers identifiés, Aschan-Leygonie et Baudet-Michel (2011) ont exploré la question de la résilience des villes face à la pollution de l’air. Les auteurs définissent la résilience d’une ville à la pollution de l'air comme étant la capacité des acteurs locaux à développer des mesures d'adaptation spécifiques axées sur l’aléa ou la vulnérabilité (par exemple : réseaux de mesure et de surveillance des polluants pour mieux alerter, mesures de réduction de la circulation et d’encouragement pour l’isolation thermique des bâtiments, politiques de répartition des services de santé, etc.). Si ces travaux apportent un éclairage sur la dimension politique de la résilience, ils ne considèrent pas les dimensions techniques, sociales, organisationnelles et économiques.

16Cabriolet et al. (2 018) se sont intéressés à la dimension technique de la résilience, en développant une méthode pour évaluer la résilience des formes urbaines à la pollution générée par le trafic routier. Ces auteurs définissent alors la résilience comme la capacité d'une zone urbaine à absorber les perturbations liées à la pollution de l'air due au trafic routier par le biais des formes urbaines. La méthode se base sur le calcul de trois capacités :

  • La capacité d’une zone urbaine à réduire les émissions de polluants atmosphériques ;

  • La capacité d’une zone urbaine à diminuer les concentrations de polluants ;

  • La capacité d’une zone urbaine à réduire l’exposition des populations.

17Le calcul des capacités repose sur l'analyse des formes urbaines, définies comme la structure des bâtiments ainsi que les éléments structurels qui définissent une zone urbaine (morphologie urbaine, réseau de transport, occupation et utilisation des sols). Pour chaque capacité, les indicateurs sont calculés en utilisant un système d'information géographique (SIG) à travers un système de carroyage. La démarche, testée sur le territoire de Paris-petite couronne, aide à localiser les zones où des actions spécifiques sont nécessaires.

18Dans le cadre du projet de recherche Rural Disaster Resilience Planning1, un Indice de Résilience au Danger (IRD) a été développé pour évaluer la résilience d’une collectivité face à plusieurs risques dont la pollution atmosphérique. Cet indice se fonde sur l’évaluation – par la collectivité elle-même – de plusieurs facteurs qui traitent des dimensions politiques, organisationnelles, sociales ou économiques de la résilience. Les facteurs pris en compte permettent d’évaluer la résilience de la collectivité en tant que système organisationnel et personne morale – avec ses compétences propres – et non comme un système urbain dans son ensemble.

19Enfin, notons que Duh et al. (2008) ont étudié la résilience de l’air et de l’eau face à l’urbanisation croissante des villes, à travers la définition d’un cadre conceptuel basé sur sept facteurs de résilience : émissions anthropiques, atténuation naturelle des émissions, changement de forme et de couverture des sols urbains, politique environnementale, géographie, accès aux technologies et dimensions socioculturelles de la perception des risques. Les auteurs considèrent ici l’aléa comme étant l’urbanisation, et non la pollution de l’air.

20Tous ces travaux ont permis d’amorcer des réflexions et de proposer des cadres conceptuels autour de la résilience inhérente de certains objets ou acteurs urbains (acteurs locaux, collectivités, formes urbaines, villes) à la pollution de l’air. Néanmoins, aucun ne permet d’apporter un cadre qui considère à la fois les différentes dimensions de la résilience sur la question de la résilience des systèmes urbains.

Problématique et méthodologie

Problématique

21Face au problème de la pollution de l’air, les villes agissent souvent de manière réglementaire en se focalisant essentiellement sur la réduction des émissions (par exemple, zones à faibles émissions, circulation alternée, normes antipollution, etc.). Pour Comfort et al. (2010), les approches réglementaires, qualifiées de descendantes (top-down), ne permettent pas de développer la résilience d’un système dans son ensemble.

22À partir de ce constat, nos questions de recherche sont les suivantes :

  • Dans quelle mesure le concept de résilience peut s’appliquer à la pollution de l’air extérieur en ville ?

  • Alors que les recherches et les politiques portant sur la pollution de l’air en milieu urbain sont extrêmement sectorisées (transports, aménagement, surveillance, santé, etc.), le concept de résilience peut-il apporter une vision intégratrice ?

23L’objectif de cet article est donc de proposer une première réflexion et un cadre général autour de l’application du concept de résilience urbaine à la gestion des problèmes liés à la pollution de l’air extérieur en milieu urbain.

Méthodologie

24Afin de répondre aux questions de recherches précitées, nous considérerons les villes comme des systèmes complexes, que nous désignerons ici par l’expression de systèmes urbains (ici, nous nous intéresserons aux composantes internes des villes). Notre méthode s’articule autour de trois points. Après la description de l’aléa et du système étudié, nous traiterons la résilience adaptative et la résilience inhérente en deux parties distinctes. Nous appréhenderons ces deux types de résilience au regard de la mesure avant un évènement (résilience inhérente) ou après un évènement (résilience adaptative).

251. Description de l’aléa et du système étudié : il s’agit ici de décrire nos objets d’étude (la ville en tant que système urbain et la pollution de l’air extérieur), leurs fonctionnements respectifs et leurs interrelations. Cette étape nous permettra d’interroger l’organisation des systèmes urbains vis-à-vis du concept de résilience.

26En premier lieu, l’aléa considéré est défini, en partant de l’hypothèse suivante : l’aléa pollution de l’air extérieur est généré par le système lui-même. Cela implique de le diviser en trois sous-problèmes : les émissions, les concentrations et l’exposition des populations.

27Nous proposons ensuite de décrire comment les systèmes urbains s’organisent pour remplir leurs fonctions. Concernant le système étudié, nous proposons d’évaluer la qualité d’une ville en tant que système urbain au regard de quatre grandes fonctions : habiter, produire, se déplacer, se récréer. Cette description du fonctionnement d’un système urbain est sommaire par rapport à la complexité réelle de ces systèmes, mais sera utile pour observer des mécanismes de résilience des villes à la pollution de l’air.

282. Résilience adaptative : le travail a pour objectif d’illustrer la résilience des systèmes urbains à la pollution de l’air extérieur à partir de l’analyse d’évènements ou de processus passés. Nous nous baserons en premier lieu sur des retours d’expérience européens en distinguant deux échelles temporelles : la résilience de court terme (pics de pollution) et la résilience de long terme (stress chronique). À partir de ces retours d’expérience, nous tenterons d’identifier des variables pour quantifier, ou a minima qualifier :

  1. L’évolution de la mortalité à l’échelle des systèmes urbains. Nous faisons ici l’hypothèse qu’un système qui engendre de la surmortalité n’est pas un système performant ;

  2. Le temps de retour à un fonctionnement désiré ;

  3. L’adaptation ou la transformation de systèmes urbains face à la pollution de l’air extérieur, en utilisant le modèle du cycle adaptatif.

29Pour les deux derniers points, les variables se fonderont sur le niveau de performance des quatre fonctions urbaines définies précédemment. Cette notion de performance reste subjective, le niveau de performance étant un niveau de performance désiré et dépend donc de qui le désire, à savoir les décideurs politiques. Néanmoins, ce travail devrait nous permettre d’observer des pertes de fonctions urbaines générées par la pollution de l’air, et des solutions conduisant un système à retrouver au plus vite un niveau de performance initial ou à éviter ces pertes dans le futur.

30Afin de mieux observer les impacts de la pollution de l’air sur les systèmes urbains et des mécanismes de résilience, tant sur le court que sur le long terme, nous étudierons dans un second temps – en suivant une méthode similaire – un cas qualifié d’extrême, qui révèle plus clairement ces mécanismes de résilience. Notre choix s’est porté sur la Chine pour deux raisons : après une période de forte croissance et d’urbanisation, les problèmes liés à la pollution de l’air ont explosé durant ces dernières décennies et, depuis peu, certaines villes chinoises prennent des mesures radicales pour modifier leurs systèmes urbains. Les cycles adaptatifs de nombreux systèmes urbains chinois sont donc passés par différentes phases de manière très rapide, ce qui rend ce cas particulièrement intéressant.

313. Résilience inhérente : le travail consiste ici à caractériser les qualités intrinsèques d’un système urbain résilient à la pollution de l’air extérieur et à identifier des exemples de mesures résilientes. Ce travail sera effectué en deux étapes. En premier lieu, nous étudierons la possibilité d’adapter les propriétés systémiques résilientes proposées par Watt et Craig (1986) et Wildavsky (1988) : la redondance, l’omnivorie, l’effet-tampon, l’homéostasie, la planéité et le haut-flux. Ces propriétés ont déjà été adaptées à différents objets et pour divers aléas (Butler et al., 2014 ; Biggs et al., 2015 ; Touili, 2015 ; Wardekker, 2018), mais pas encore à la pollution de l’air en ville. La capacité de résistance, capacité tantôt incluse, tantôt exclue, du concept de résilience, sera également questionnée. À partir de cette analyse, nous tenterons d’identifier des exemples de leviers d’action résilients. Les échelles temporelles retenues seront ici le court et le long terme.

32Notre travail s’appuie sur un corpus d’articles scientifiques en français et en anglais qui traitent de l’impact de la pollution sur les quatre grandes fonctions urbaines retenues, ainsi que les solutions qui ont pu être envisagées. Le cas échéant, des articles de presse ont été utilisés pour identifier les évolutions les plus récentes.

Résultats

Système considéré

Émissions, concentrations et expositions

33Mis à part les particules émises par les éruptions volcaniques et la végétation, la pollution atmosphérique est un aléa généré par les activités humaines, en interaction forte avec le climat. Ceci implique des liens et boucles de rétroactions nombreuses et complexes (figure 2) : 1. L’augmentation des émissions de polluants entraîne une hausse de la pollution qui favorise la mise en place de réglementations pour réduire les émissions. 2. Pour limiter les émissions de polluants, une des solutions consiste à densifier. L’augmentation de la densité engendre une hausse de l’exposition des populations, qui elle-même peut occasionner une réduction de la densification. 3. L’étalement urbain entraîne à la fois une réduction de l’exposition des populations et une augmentation de la pollution générée par le trafic routier (figure 2).

Figure 2 : Exemples de boucles de rétroaction liées à la pollution de l’air au sein des systèmes urbains

Figure 2 : Exemples de boucles de rétroaction liées à la pollution de l’air au sein des systèmes urbains

Réalisation : J.-M. Cariolet (2019)

34Si l’on raisonne sur le long terme et en considérant le monde comme fini – dans le sens où les sources d’énergie fossiles ne sont pas inépuisables – la résilience peut être définie ici comme étant la capacité d’une ville à se transformer pour fonctionner en polluant le moins possible. Cependant, à court terme, il est également essentiel de protéger les populations et donc de prendre en compte leur exposition. En d’autres termes, agir sur les émissions uniquement ne suffit pas.

35Pour cette raison, il est nécessaire de traiter la question de pollution de l’air en considérant à la fois l’exposition, les concentrations et les émissions. Cette manière de fractionner la problématique de la pollution de l’air en trois sous-problèmes permet de la traiter d’une manière intégrative et complète, au même titre que le couple mitigation-adaptation pour le changement climatique (la mitigation, seule, ne suffit pas et les villes doivent également être adaptées dès maintenant aux impacts futurs du changement climatique).

36L’approche fonctionnelle apporte également un cadre nécessaire pour intégrer le concept de résilience à la problématique de la pollution de l’air en milieu urbain.

Les fonctions urbaines

37Nous faisons ici l’hypothèse qu’une ville, en tant que système urbain, ne peut maintenir son fonctionnement sans quatre grandes fonctions : habiter, se déplacer, produire et se récréer. Toutes ces fonctions affectent et sont affectées directement par la pollution atmosphérique, ou indirectement via les réglementations mises en œuvre pour améliorer la qualité de l’air (figure 3). En outre, toutes ces fonctions sont interdépendantes. La fonction se déplacer est, par exemple, émettrice de polluants mais est aussi impactée par les réglementations antipollution (zones à faibles émissions, circulation alternée, etc.). La dégradation de cette fonction (temporairement ou sur le long terme) touche ensuite la fonction produire, voire habiter. Par exemple, une personne devant utiliser son véhicule personnel pour aller travailler, car résidant à un endroit moins desservi par les transports en commun, devra, soit changer de travail, soit de logement si elle n’a plus le droit de se déplacer avec son véhicule personnel.

38Autre exemple, le nombre annuel de jours de travail perdus au niveau mondial devrait être multiplié par trois d’ici à 2060 à cause de la pollution de l’air extérieur, d’où des effets négatifs sur la productivité des territoires concernés (OCDE, 2016).

Figure 3 : Nature des interrelations entre fonctions urbaines, pollution de l’air et réglementations

Figure 3 : Nature des interrelations entre fonctions urbaines, pollution de l’air et réglementations

Réalisation : J.-M. Cariolet (2019)

39Aléa d’origine anthropique, la pollution de l’air extérieur affecte donc les fonctions principales des villes, impliquant soit d’arrêter ces fonctions – ce qui n’est pas souhaitable – soit de modifier les systèmes urbains en profondeur. Ces systèmes urbains, pour la plupart pensés, basés et construits autour de la voiture, semblent donc dans la nécessité de se transformer au plus vite pour être résilients.

Résilience adaptative : une résilience à 2 temps

40Concernant la résilience des systèmes urbains à la pollution de l’air extérieur, la résilience adaptative peut être observée selon deux horizons temporels : à l’échelle du pic de pollution et à l’échelle du stress sur le long terme. La résilience de court terme exprime la variabilité de la résilience de long terme et les deux interagissent entre elles.

Résilience de court terme

41La notion de choc peut parfois s’appliquer à la problématique de la pollution atmosphérique. Le Grand Smog de Londres de 1952 en est le parfait exemple. En décembre 1952, cet épisode extrême de pollution atmosphérique au dioxyde de soufre (SO2) aurait causé environ 12 000 décès (Greater London Authority, 2002). La réaction fut forte, avec de nouvelles réglementations mises en place à Londres (City of London Act en 1954), puis à l’échelle nationale, tels que les Clean Air Acts en 1956 et 1968. Des changements sociaux, économiques et technologiques ont été menés pour réduire l’émission de fumées noires et de SO2 : 1. mise en place de zones sans fumée dans certaines villes ; 2. modification des chauffages domestiques du charbon vers l’électricité et le gaz ; 3. délocalisation des centrales électriques loin des villes et augmentation de la hauteur de certaines cheminées (Greater London Authority, 2002). Le Grand Smog de Londres a eu un retentissement international, et a changé la perspective sur les questions environnementales qui ont un impact sur la santé publique (Rodriguez, 2014). L’influence de cet épisode local à des échelles spatiales plus larges illustre parfaitement le phénomène de parnarchie, décrit en introduction.

42Sans parler de choc, les pics de pollution dans une agglomération comme celle de Paris entravent le fonctionnement du système urbain. Les autorités, pour revenir à un état acceptable le plus rapidement possible, mettent en place des mesures restrictives temporaires telles que la circulation alternée, qui affecte la fonction de déplacement et de production du système urbain. Autrement dit, on décide de dégrader volontairement le fonctionnement du système urbain de manière temporaire pour revenir à la normale au plus vite. Si ce type d’action peut être une preuve de résilience face aux pics de pollution, il ne permet pas d’améliorer la résilience du système urbain à la pollution chronique, sur le long terme.

Résilience de long terme

43Sur des échelles temporelles plus longues, la résilience est plus difficilement quantifiable, mais quelques éléments permettent de distinguer certaines tendances. Entre 2000 et 2010, la région Ile-de-France a ainsi réduit ses émissions de NOx de 38 % et de PM2.5 de 42 % (Airparif, 2013), tout en restant une région urbaine attractive sur le plan économique.

44Autre exemple, à l’échelle internationale on observe une baisse des taux de mortalité due à la pollution aux particules fines PM2,5 (figure 4). Cependant, le nombre annuel de décès liés aux PM2,5 continue d’augmenter (figure 5), essentiellement dû à une urbanisation croissante et au vieillissement de la population (Richie, Roser, 2017).

Figure 4 : Évolution du taux de mortalité (pour 100 000) dû à la pollution de l’air extérieur aux particules (PM2,5) en Inde, Chine, Turquie, Brésil, Etats-Unis, Japon et France entre 1990 et 2015

Figure 4 : Évolution du taux de mortalité (pour 100 000) dû à la pollution de l’air extérieur aux particules (PM2,5) en Inde, Chine, Turquie, Brésil, Etats-Unis, Japon et France entre 1990 et 2015

Source : IHME (2017), issue de l’article de Ritchie et Roser (2017)

Figure 5 : Évolution du nombre de décès annuel dû à la pollution de l’air extérieur aux particules (PM2,5) dans le monde entre 1990 et 2013

Figure 5 : Évolution du nombre de décès annuel dû à la pollution de l’air extérieur aux particules (PM2,5) dans le monde entre 1990 et 2013

Réalisation : J.-M. Cariolet (2019), adapté de Banque mondiale (2016)

45Une analyse reposant uniquement sur des indicateurs de mortalité ne peut pas rendre compte complètement du fonctionnement et donc du degré de résilience des villes à la pollution de l’air. Pour cela, il serait nécessaire d’étudier l’évolution d’indicateurs de performance des systèmes urbains comme, par exemple, le nombre de jours de fermeture d’usines pour cause de pollution de l’air. Ces données, malheureusement, n’existent pas à l’heure actuelle.

46À défaut, le modèle des cycles adaptatifs peut être utilisé pour décrire les grandes phases d’adaptation ou de transformation de systèmes urbains face à la pollution de l’air, sur le long terme. Nous avons tenté d’appliquer ce modèle aux systèmes urbains d’Europe occidentale, de la seconde révolution industrielle à nos jours (figure 6). Nous constatons que ces systèmes urbains sont passés par différentes phases du cycle adaptatif depuis un siècle, au regard de la pollution de l’air extérieur. Très simplement, nous pouvons décrire l’évolution de ces systèmes de la manière suivante : 1. urbanisation basée sur l’industrie durant la seconde révolution industrielle ; 2. effondrement de ce type d’organisation accélérée par le grand smog de Londres ; 3. réorganisation des villes autour de la voiture puis exploitation et consolidation de ce système jusqu’à nos jours ; 4. effondrement du tout diesel et essence et réorganisation. Les politiques urbaines actuelles (multiplication des zones à faibles émissions en Europe occidentale, politiques locales de lutte contre la voiture et l’étalement urbain, etc.), conduisent à penser que ces systèmes urbains sont en phase de destruction, voire de réorganisation.

Figure 6 : Les principales phases du cycle adaptatif des villes en Europe occidentale en lien avec la pollution de l’air extérieur

Figure 6 : Les principales phases du cycle adaptatif des villes en Europe occidentale en lien avec la pollution de l’air extérieur

Le schéma ne se veut pas définitif, mais a pour objectif d’illustrer l’enchaînement des différentes phases du cycle adaptatif sur le long terme. Légende : r = exploitation ; K = consolidation ; Ω = destruction ; α = réorganisation

Réalisation : J.-M. Cariolet (2019) (Inspiré de Mathevet, Bousquet, 2014)

Le cas chinois

47Cas extrême, le cas de la Chine révèle les liens entre systèmes urbains et pollution atmosphérique. Les mégalopoles chinoises comptent parmi les plus polluées au monde ; ceci est essentiellement dû à la présence d’industries ultra-polluantes, d’une production d’énergie basée sur la combustion du charbon et d’une explosion du nombre de voitures ces dernières décennies (Zhang et al., 2014). La succession extraordinaire de pics de pollution dépassant les normes de l’OMS pousse les autorités à agir plus vite que dans d’autres parties du monde. La résilience adaptative des systèmes urbains à la pollution de l’air y est donc plus facilement observable.

48Sur le court terme, les systèmes urbains chinois doivent régulièrement passer en mode dégradé durant les épisodes extrêmes de pollution atmosphérique. Zhang et al. (2014) rapportent que dans l’agglomération de Harbin, située en Manchourie, toutes les autoroutes et l’aéroport de la province ont dû être fermés pendant trois jours pour réduire les émissions, au même titre que les écoles pour diminuer l’exposition des populations les plus jeunes, lors d’un épisode de smog en octobre 2013. Les cas de fermetures régulières d’usines pour cause de concentrations de polluant trop élevées sont réguliers dans les villes chinoises, entravant la fonction de production des systèmes urbains2.

49Sur le long terme, la pollution générée dans les villes impacte également d’autres systèmes à des échelles spatiales plus larges, tels que les systèmes ruraux agricoles (Kaiman, 2014). La mauvaise qualité de l’air a freiné de manière extraordinaire l’économie chinoise ces dernières décennies (Matus et al., 2012) et les systèmes urbains chinois – voire le système chinois dans son ensemble – doivent donc s’adapter et faire preuve de résilience. À Pékin, les espaces extérieurs de l’école internationale ont été couverts par deux dômes pour protéger les élèves de l’air extérieur, permettant de maintenir – a minima – la fonction de récréation nécessaire aux systèmes urbains (McKirdy, 2014). Une étude américaine récente révèle les bons résultats de la Chine dans sa lutte contre la pollution, avec une baisse significative du taux de particules fines de 32 % entre 2013 et 2017 (Greenstone, Schwarz, 2018). Certaines villes Chinoises semblent donc faire preuve de résilience. Elles ont su changer de trajectoire en seulement quelques années et adaptent ou transforment à l’heure actuelle leurs systèmes urbains : réduction de la consommation de charbon, chauffage au charbon remplacé par des chaudières au gaz naturel ou électriques ; remplacement de véhicules personnels polluants par des véhicules électriques ; réduction de la production d’acier, etc.3 L’utilisation du modèle des cycles adaptatifs permet d’identifier une évolution rapide des systèmes urbains Chinois (figure 7).

Figure 7 : Les principales phases du cycle adaptatif des villes chinoises en lien avec la pollution de l’air extérieur

Figure 7 : Les principales phases du cycle adaptatif des villes chinoises en lien avec la pollution de l’air extérieur

Légende : r = exploitation ; K = consolidation ; Ω = destruction ; α = réorganisation

Réalisation : J.-M. Cariolet (2019), Inspiré de Mathevet, Bousquet (2014)

50Après avoir démontré que la résilience des villes à la pollution de l’air pouvait être observée sur le court et le long terme, nous allons, dans la partie suivante, tenter de caractériser les propriétés qu’une ville devrait posséder en théorie pour être résiliente à la pollution de l’air.

Résilience inhérente : proposition d’un cadre conceptuel

51La résilience inhérente représente les attributs qui permettent à une communauté ou à un système de réagir aux chocs et de s'en remettre (Foster, 2012). La déclinaison opérationnelle consiste à évaluer la capacité d’un système donné à être résilient pour aider les décideurs à identifier les manques d’un système et le rendre plus résilient. Concernant la résilience des systèmes urbains à la pollution de l’air extérieur, aucun cadre n’existe et nous proposons ici une première réflexion autour des propriétés de la résilience et de ses principales dimensions. En tentant de croiser ce travail avec notre système (fondé sur les quatre grandes fonctions et le triptyque émissions/concentrations/exposition), nous tenterons d’identifier des exemples de leviers d’action résilients.

Propriétés d’un système résilient

52Pour être résilient, un système doit posséder un certain nombre de propriétés (ou principes). Cette notion de propriété a aidé les chercheurs à opérationnaliser le concept de résilience, par exemple en développant des indicateurs de résilience (Sharifi, Yamagata, 2016). Les chercheurs travaillant sur les systèmes socio-écologiques ont identifié les propriétés suivantes : la redondance, l’omnivorie, l’effet-tampon, l’homéostasie, la planéité, le haut-flux (Watt, Craig, 1986 ; Wildavsky, 1988). La redondance, l’omnivorie et l’effet-tampon sont trois propriétés qui participent à l’amélioration de la capacité d’absorption des systèmes urbains, qui désigne la capacité d’un système à continuer de fonctionner en mode dégradé en répartissant la contrainte ou en mobilisant des alternatives de fonctionnement (Lhomme, 2012). L’homéostasie, la planéité et le principe de haut-flux contribuent à l’amélioration de la capacité de récupération et/ou d’adaptation des systèmes. La capacité de récupération désigne la capacité d’un système à rétablir son fonctionnement le plus rapidement possible, alors que la capacité d’adaptation traduit la capacité d’un système à s’auto-organiser, à auto-apprendre rapidement. En plus des propriétés résilientes, nous incluons la propriété de résistance dans notre réflexion, en interrogeant sa signification pour notre sujet d’étude. Nous avons tenté de transférer ces diverses propriétés au contexte de pollution de l’air extérieur en ville, en illustrant notre propos par des exemples de l’agglomération parisienne.

Redondance

53La redondance désigne la présence de plusieurs moyens pour remplir une même fonction. Quand un de ces moyens fait défaut à la suite à d’un choc ou d’un stress, un ou plusieurs autres peuvent prendre le relais (Touili, 2015). Concernant la pollution de l’air, cette propriété désigne donc la présence de plusieurs moyens moins polluants pour remplir les principales fonctions urbaines. Ainsi, le système urbain peut continuer à fonctionner en polluant moins. La redondance s’applique dans notre cas à l’échelle du système urbain, mais pourrait très bien être utilisée à d’autres échelles (par exemple, le transport intercontinental rapide de passagers n’est pas redondant, car uniquement possible par avion).

54Si la décision est prise d’interdire les véhicules personnels polluants pour cause de pollution atmosphérique, un système redondant aura la capacité de proposer d’autres modes de transport : marche, vélo, transports publics. Pour le secteur résidentiel, lui aussi émetteur de polluants, plus les alternatives non polluantes de chauffage sont nombreuses, plus le système sera considéré comme redondant.

55La redondance peut aussi s’exprimer pour des sous-systèmes. L’exemple du système de transport en commun ferré d’Ile-de-France est parlant. À l’échelle de la commune (et de l’arrondissement pour la Ville de Paris), on observe que plus une zone est pourvue en arrêts de transport en commun ferré, moins les ménages possèdent une ou plusieurs voitures (figure 8). Plus une zone est redondante en termes d’offre de transport public ferré, plus une zone sera donc capable de se passer de l’usage de la voiture.

Figure 8 : Relation entre le nombre d’arrêts de transport en commun ferrés par commune et la part des ménages possédant une voiture ou plus en Île-de-France

Figure 8 : Relation entre le nombre d’arrêts de transport en commun ferrés par commune et la part des ménages possédant une voiture ou plus en Île-de-France

A. Relation entre la part des ménages possédant au moins une voiture (en %) et le nombre d’arrêts de transports en commun ferrés (métro, RER, transilien) en région Ile-de-France, pour chaque commune ou arrondissement. B. Relation entre la part des ménages possédant au moins deux voitures (en %) et le nombre d’arrêts de transports en commun ferrés (métro, RER, transilien) en région Ile-de-France, pour chaque commune ou arrondissement.

Réalisation : J.-M. Cariolet (2019), données : INSEE (2014) et IAU (2007)

56La redondance permet donc de renforcer la capacité d’absorption des systèmes urbains en mobilisant des alternatives de fonctionnement non polluantes.

Omnivorie

57Le principe d’omnivorie est similaire à celui de redondance mais il s’intéresse à la diversité des ressources disponibles (Wardekker, 2018). La différence entre l’omnivorie et la redondance est fine, mais un exemple permet d’illustrer ce principe : un système de chauffage redondant pourrait par exemple proposer plusieurs moyens de chauffage basés sur l’énergie solaire. Le principe d’omnivorie ne serait ici pas validé, car les différents moyens reposeraient sur une seule source d’énergie.

58Concernant les sources d’énergie utilisées pour remplir les principales fonctions urbaines, le but ici est bien entendu d’utiliser des sources moins polluantes. Nous pouvons donc questionner le caractère prioritaire du principe d’omnivorie par rapport à l’objectif de réduction des émissions de polluants. Vaut-il mieux utiliser une seule source d’énergie peu polluante ou faire appel à plusieurs sources d’énergie (au risque d’en avoir des polluantes) ?

59En termes spatiaux, l’omnivorie implique la multifonctionnalité des espaces urbains. Dans un quartier multifonctionnel, les habitants auront en moyenne moins besoin de se déplacer sur de longues distances pour se récréer et pour aller travailler.

60Enfin, concernant la fonction produire plus spécifiquement, le télétravail permet de maintenir la fonction sans être dépendant de la fonction se déplacer.

Effet tampon

61Le principe d’effet tampon désigne le surdimensionnement des moyens essentiels au fonctionnement du système pour éviter que les seuils critiques soient franchis. Les sous-systèmes qui prennent le relais d’un sous-système défaillant doivent en effet pouvoir absorber la nouvelle demande. Cette propriété s’articule avec la pollution de l’air, pour un système urbain, de deux manières.

62Afin de permettre la réduction de l’utilisation de véhicules personnels polluants, les alternatives doivent être suffisamment dimensionnées. Concernant les réseaux de transport en commun, ceux-ci doivent être surdimensionnés pour éviter d’être saturés lorsque les véhicules personnels polluants sont interdits à la circulation, lors d’un pic de pollution ou sur le long terme, si l’usage de la voiture est interdit dans une zone urbaine donnée. Le dimensionnement d’espaces dédiés aux transports actifs (pistes cyclables, zones piétonnes, trottoirs) participe également à l’amélioration de l’effet tampon.

63Sur le long terme, et à des échelles spatiales allant du bâtiment jusqu’à une échelle nationale, un des défis en lien avec l’effet tampon concerne la capacité à produire suffisamment d’énergie en polluant moins. Nous pouvons en effet nous questionner sur le dimensionnement nécessaire de systèmes énergétiques moins polluants pour pouvoir faire fonctionner les systèmes urbains.

Homéostasie

64Le principe d’homéostasie désigne la capacité de régulation d’un système pour se stabiliser en cas de dysfonctionnement. Cette propriété s’articule avec la pollution de l’air à travers : 1. la présence de systèmes d’alerte pour réguler le système le plus rapidement possible, 2. la prise de décision rapide pour réguler un système en cas de dysfonctionnement. Concernant les systèmes d’alertes, les études de l’OMS informent par exemple les organismes décisionnaires et les populations afin de permettre une adaptation des systèmes urbains. À l’échelle locale et sur le court terme, les organismes de surveillance de la pollution atmosphérique (tels que les associations agréées de surveillance de la qualité de l’air en France) participent à l’homéostasie des systèmes urbains concernés en alertant les décideurs lors de pics de pollution.

65La décision de mettre en place la circulation alternée illustre le principe d’homéostasie. Le système urbain possède la capacité de se réguler en cas de pic de pollution.

Planéité

66Le principe de planéité s’applique aux systèmes ou organisations possédant peu de niveaux hiérarchiques. Selon Barnett (2001), plus un système est hiérarchisé, moins il est résilient, car la circulation d’information et les prises de décisions peuvent y être ralenties lorsqu’un changement rapide est nécessaire. La planéité participe à l’homéostasie d’un système.

67Concernant la pollution de l’air, la planéité implique ici une forte participation et auto-organisation des populations, ou encore la non-multiplication des systèmes décisionnels en termes de qualité de l’air. Dans l’agglomération parisienne par exemple, les décisions émanent de plusieurs entités aux échelles diverses (Ville de Paris, Préfecture de Police, Région, Union Européenne), ce qui n’en fait pas, si l’on se réfère à la théorie de Barnett (2001), un système résilient en termes de planéité. L’applicabilité de cette propriété à la problématique de la pollution de l’air dans les villes peut néanmoins être questionnée. Est-ce que la multiplication des systèmes décisionnels rend un système urbain moins résilient ? Ou plus résilient ? Des travaux de recherche devront être menés pour apporter des éléments de réponse.

68D’un point de vue spatial, la centralisation d’un système urbain va à l’encontre de la notion de planéité. L’exemple du Grand Paris est parlant. Le territoire de Paris intra-muros – qui correspond aux limites administratives de la Ville de Paris – est résilient en termes de transport, car disposant d’une forte marchabilité, d’une bonne cyclabilité et d’une offre en transport public très dense (Cariolet et al., 2018). Les principes de redondance et d’omnivorie y sont donc respectés. L’interdiction prévue des véhicules polluants sur ce territoire pourrait être efficace si l’offre de transport non polluant était aussi redondante et omnivore dans les territoires urbains alentours. Cela n’est malheureusement pas le cas, et le manque de planéité spatiale sur le territoire du Grand Paris cristallise bien des débats autour de la qualité de l’air et des mesures associées.

Haut-flux

69Le principe de haut-flux désigne la rapidité des flux de ressources mobilisables à travers un système, pour faire face à une perturbation ou à un stress. Cette propriété participe également à l’homéostasie d’un système. En termes de résilience des systèmes urbains à la pollution de l’air, nous pouvons évoquer la capacité à mobiliser des fonds monétaires rapidement, la capacité à modifier facilement et rapidement : 1. la réglementation, 2. l’occupation du sol ou encore, 3. la fonction du bâti (notion de réversibilité). À titre d’exemple, nous pouvons citer l’adaptation relativement rapide de la voirie de la Ville de Paris pour améliorer les conditions de pratique du vélo. Entre 1995 et 2012, le linéaire cyclable est ainsi passé de 27 km à plus de 650 km (APUR, 2014).

70Toutes ces propriétés sont essentiellement mobilisées pour agir sur la capacité à réduire les émissions de polluants. Néanmoins, les propriétés liées à l’homéostasie (haut-flux et planéité) peuvent également être mobilisées pour favoriser l’auto-organisation des populations afin de limiter leur exposition. La mise en place de systèmes d’alerte, de cartes prévisionnelles des concentrations, de cartes d’itinéraires propres, de politique de sensibilisation sur l’exposition, peut par exemple permettre d’améliorer la capacité des populations à réduire leur exposition.

Quid de la résistance ?

71La résistance est une capacité, tantôt incluse, tantôt exclue, du concept de résilience. Concernant notre problématique, nous considérons la résistance comme étant une propriété nécessaire – mais pas suffisante – à la résilience des systèmes urbains. Au même titre qu’un système d’endiguement pour contrôler l’aléa inondation, la capacité de résistance concerne ici le contrôle des concentrations de polluants atmosphériques. Ainsi, l’adaptation des systèmes de ventilation dans les équipements exposés et accueillant des populations vulnérables – tel que les crèches ou hôpitaux – est nécessaire pour limiter l’exposition de ces populations. La capacité d’un système urbain à ventiler ou à contenir les fortes concentrations de polluants atmosphériques concourt également à améliorer sa capacité de résistance (Cariolet et al., 2018).

72Au regard de l’analyse de ces diverses propriétés, il est possible d’identifier un certain nombre de leviers d’actions permettant à un système urbain d’être résilient à la pollution de l’air extérieur, à travers les diverses dimensions de la résilience.

Leviers d’actions pour améliorer la résilience des systèmes urbains à la pollution de l’air

73Plusieurs dimensions de la résilience des systèmes urbains ont été identifiées dans la littérature (Cutter et al., 2014 ; Cutter, 2016) telles que la résilience technique, la résilience organisationnelle, la résilience politique, la résilience sociale et la résilience économique. Pour chacune de ces dimensions, nous avons essayé d’identifier des mesures permettant d’améliorer la résilience des systèmes urbains à la pollution de l’air. Pour cela, nous faisons l’hypothèse qu’un système urbain résilient possède la capacité de réduire rapidement ses émissions de polluants, les concentrations de polluants auxquels il est confronté et l’exposition de ses populations tout en gardant ses fonctions. Par rapidement, nous entendons en quelques jours lors d’un pic de pollution, en quelques années concernant la pollution de l’air chronique. L’ensemble des leviers d’actions identifiés sont compilés dans le tableau 1 et constituent des exemples. Notons qu’il existe peu de retours d’expérience de l’efficacité des actions préconisées pour réduire les émissions, les concentrations et l’exposition des populations.

Résilience technique

74La résilience technique concerne la capacité physique des infrastructures à réduire rapidement les émissions, concentrations et expositions des populations au sein d’un système urbain. Par infrastructures, nous entendons ici les formes urbaines (morphologie du bâti, structure spatiale des réseaux de transport et occupation du sol), bâtiments et infrastructures de transport.

75Les formes urbaines résilientes ont une bonne marchabilité, une bonne cyclabilité et une offre dense en réseau de transports en commun pour pouvoir réduire les émissions liées au trafic routier. Ainsi, Goldberg et al. (2007) ont montré, lors de leur travail sur la marchabilité de la région d’Atlanta, que chaque avancement de niveau de marchabilité entraîne 6 % de réduction de NOx et 3,5 % de réduction de particules fines (PM2,5 et PM10).

76Afin de pouvoir réduire les concentrations de polluants, les formes urbaines doivent pouvoir ventiler ou contenir les polluants. Enfin, la gestion de l’occupation du sol doit être apte à protéger les populations et donc de limiter leur exposition (Cariolet et al., 2018).

77À l’échelle du bâtiment, les logements doivent permettre d’être chauffés par divers moyens non polluants pour réduire les émissions. Les équipements abritant des populations sensibles et situés dans des zones de fortes concentrations de polluants (par exemple, crèches ou écoles proches d’une route à fort trafic) doivent être adaptés – en modifiant leur système de filtration de l’air par exemple – pour limiter l’exposition des populations concernées (Van Der Zee et al., 2015).

Résilience organisationnelle

78En termes organisationnels, les leviers d’actions concernent essentiellement la réduction des émissions, en favorisant par exemple la mobilité spatiale des agents fonctionnaires, le télétravail ou une optimisation logistique du dernier kilomètre pour les transporteurs.

79La gestion horaire d’ouverture de pôles attractifs peut permettre de désengorger les transports publics et donc permettre une meilleure absorption du transport routier par ces derniers. À Rennes, les horaires d’ouverture de l’université ont ainsi été décalés pour désengorger le métro qui était saturé vers 8 heures et 17 heures4 en semaine.

80La mise en place de systèmes d’alerte lors de fortes concentrations de polluants permet également de mettre en œuvre des mesures nécessaires pour réduire rapidement les concentrations et l’exposition des populations.

Résilience politique

81La résilience politique se met en place à des échelles diverses et est contrainte par des législations provenant d’échelles supérieures. En France par exemple, la réglementation européenne (directives, protocole de Göteborg, etc.) se décline en diverses actions ou différents outils aux échelles suivantes :

  1. Échelle nationale : Plan national de réduction des émissions de polluants atmosphériques (PRÉPA) ;

  2. Échelle régionale : Schéma régional climat air énergie (SCRCAE) ; Surveillance, diffusion au public, alerte aux préfets des dépassements et inventaire régional spatialisé des émissions de polluants atmosphériques par les Associations agréées de surveillance de la qualité de l’air (AASQA) ;

  3. Échelle intercommunale : Plan de Protection de l’Atmosphère (PPA) ;

  4. Échelle locale : Plans de Déplacements Urbains (PDU), Plans Climat-Air-Energie Territorial (PCAET).

82Ces actions ou outils sont établis par des acteurs divers (services de l’état, collectivités, AASQA, etc.) et sont interconnectés (par exemple, les PDU, et PPA doivent être compatibles avec le SCRCAE qui doit prendre en compte le PREPA). Est-ce la preuve d’une auto-organisation de ces acteurs ? Ou est-ce que les réglementations provenant d’échelles supérieures (inverse au principe de planéité) empêchent la résilience à l’échelle locale ?

83La dimension politique de la résilience des systèmes urbains à la pollution atmosphérique concerne également la mise en place de politiques fondées sur le principe de planéité spatiale. Les politiques de réduction des émissions dues au transport doivent être applicables à une échelle appropriée. La mise en commun des politiques restrictives et d’amélioration de l’offre en transports non polluants doit permettre d’adapter les systèmes urbains. La capacité politique à lutter contre les lobbies industriels polluants doit également être forte et ce à des échelles dépassant le système urbain en question. À l’échelle locale, la capacité à convaincre des groupements professionnels (taxis, charte logistique) doit également conduire à augmenter la capacité d’un système à réduire ses émissions de polluants. Enfin, il doit être possible de modifier rapidement les documents d’urbanisme pour, par exemple, prendre en considération les couloirs de ventilation ou limiter la construction d’équipements abritant des populations vulnérables dans des zones de fortes concentrations.

Résilience sociale

84La résilience sociale désigne ici la capacité des populations à s’auto-organiser et à s’adapter pour réduire leurs émissions et leurs expositions. Les initiatives citoyennes de covoiturage, de constitution de circuits courts de distribution (par exemple, Associations pour le Maintien d’une Agriculture Paysanne), les demandes de télétravail sont autant de signes d’auto-organisation des populations. Un des moyens d’améliorer la dimension sociale de la résilience à la pollution de l’air consiste à soutenir ces initiatives. La diffusion de cartes prévisionnelles quotidiennes de la qualité de l’air dans les médias permet aux populations de prendre conscience de la distribution spatiale et temporelle des concentrations en polluants dans leurs lieux de vie.

85La sensibilisation des populations – et notamment des jeunes générations pour viser une résilience de long terme – aux questions de pollution de l’air devrait permettre de réduire les émissions et l’exposition des populations (comportements à adopter pour limiter son exposition, dangers sanitaires induits par la pollution, bonnes pratiques, etc.).

Résilience économique

86Afin d’améliorer la résilience économique d’un système urbain, une modification des systèmes de livraison doit être menée en proposant des modes de livraison alternatifs et diversifiés (livraison par voie fluviale, par train, par vélo transporteur, etc.) pour garantir un principe d’omnivorie. La capacité à financer et à expérimenter des systèmes de transports et énergétiques innovants et moins polluants doit également conduire à réduire les émissions tout en garantissant la résilience économique d’un territoire. Afin de limiter les déplacements en voiture vers des centres commerciaux situés en périphérie des villes, il faudrait favoriser l’implantation de commerces de proximité.

87Enfin, le coût économique lié à l’exposition des populations peut être diminué si un système possède une forte capacité à débloquer des fonds pour aider les recherches épidémiologiques et les systèmes de soins.

Tableau 1 : exemples de leviers d’actions pour améliorer la résilience des systèmes urbains selon les différentes dimensions de la résilience.

Résilience technique

Résilience Organisationnelle

Résilience politique

Résilience sociale

Résilience économique

Emissions

Amélioration de la marchabilité, de la cyclabilité, et de l’offre en transport public (R ; O ; ET) Sd

 

Diversité des moyens peu polluants pour chauffer les habitations (R ; O ; ET) Ha

 

Améliorer la multifonctionnalité

des espaces urbains (O) Ha ; Pr ; Sr

Favoriser la mobilité des agents (HF) Pr ; H

 

Favoriser le télétravail (O) Pr ; H

 

Organiser la logistique du dernier km (H) Pr

 

Mise en place de système d’alerte (H)

 

Mis en place de service de garde d’enfant sur le lieu de travail (R) Pr

 

Mise en œuvre de Plan de Déplacement d’Entreprise (H) Pr

Mise en commun des politiques de réduction des émissions et des transports publics à une échelle spatiale appropriée (P) Pr

 

Capacité politique à lutter contre les lobbies industriels polluants (P) P

 

Capacité à convaincre ou aider des groupements professionnels (taxi électriques, charte logistique) (HF) Sd

Favoriser le co-voiturage (R) Sd

 

Sensibilisation dans les écoles (H)

 

Favoriser le télétravail (O) Pr ; Ha

 

Favoriser la consommation locale et les circuits courts (H ; HF) P

 

Gratuité des transports publics (HF) Sd

Diversification des modes de livraison moins polluants (R ; O) Sd ; Pr

 

Capacité à financer et à expérimenter des systèmes de transport et des systèmes énergétiques innovants et moins polluants (HF) Sd ; Ha

 

Favoriser l’implantation de commerces de proximité (H ; HF) Ha

Concentrations

Capacité à ventiler ou à contenir les concentrations (Re) Ha ; Sr

Intégration des questions de ventilation dans les documents d’urbanisme (H)

Diffusion de cartographies prévisionnelles dans les médias (H)

Exposition

Capacité à gérer de manière flexible l’occupation du sol (HF) Ha

 

Adaptation des équipements abritant des populations vulnérables (Re) Ha

Mise en place de systèmes d’alerte (H)

Intégration de la question de l’exposition dans les documents d’urbanisme (H ; HF) Ha

Sensibilisation aux comportements à adopter pour limiter son exposition (H)

Capacité à financer la recherche en santé et le système de soin (HF)

Pour chaque levier, les propriétés améliorées sont indiquées entre parenthèses (R : redondance ; O : omnivorie ; ET : effet-tampon ; P : planéité ; H : homéostasie ; HF : haut-flux ; Re : résistance) et les fonctions directement concernées en italiques (Ha : Habiter ; Pr : produire ; Sr : se récréer ; Sd : se déplacer)

Conclusion

88La gestion de la pollution de l’air représente un enjeu majeur pour les villes dans les décennies à venir. À travers cette recherche, nous avons interrogé : 1. l’applicabilité du concept de résilience – de plus en plus utilisé pour la gestion des risques – aux risques liés à la pollution de l’air en ville ; 2.  son utilité pour proposer un cadre adapté à la gestion intégrée des villes au regard de la pollution de l’air extérieur.

89Notre travail montre que la pollution de l’air extérieur, décrite comme un risque diffus, est susceptible de perturber brusquement, momentanément ou durablement le fonctionnement des villes. Les mécanismes de résilience des villes à ce risque diffus peuvent alors être observés sur le court terme à travers l’analyse des impacts de pics de pollution, et, sur le plus long terme, à l’aide du modèle du cycle adaptatif développé à l’origine pour les systèmes socio-écologiques.

90La transposition des différentes propriétés de la résilience identifiées par les écologues à la problématique de la pollution de l’air en ville permet 1. de mieux cerner, définir et préciser les liens entre résilience et pollution de l’air ; 2. d’identifier des leviers d’action potentiels pour améliorer la résilience des villes, et, ce, à travers toutes ses dimensions (technique, organisationnelle, politique, sociale et économique). Si ces leviers d’actions sont pour la plupart déjà connus, le concept de résilience permet, de plus, d’apporter un référentiel commun et semble donc posséder la capacité de mieux intégrer et articuler les différentes politiques urbaines pour adapter et transformer les systèmes urbains à la pollution atmosphérique. Notons que ce travail qui relève d’une réflexion conceptuelle et exploratoire, ne constitue qu’une première étape avant de le rendre opérationnel au service des collectivités. Pour cela, l’efficacité des propriétés et des leviers d’actions identifiés devra être démontrée et mise à l’épreuve à partir d’applications à des territoires urbains donnés. Si ces futures recherches valident ce cadre conceptuel, la quantification des indicateurs proposés dans une démarche d’aide à la décision favoriserait alors la construction de stratégies d’amélioration de la résilience des territoires.

91Enfin, l’extension de la démarche à d’autres risques susceptibles de se présenter sous des formes diffuses ou brusques, connectés ou pas à la question de la pollution atmosphérique, comme les épisodes météorologiques chroniques ou encore les risques économiques, apparaît comme une perspective intéressante.

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Bibliographie

Airparif, 2013, Bilan des émissions de polluants atmosphériques et de gaz à effet de serre à Paris pour l’année 2010 et historique 2000-2005, Paris (France), Airparif, URL : https://www.airparif.asso.fr/_pdf/publications/Emissions_2010_CG75.pdf

Airparif, 2016, Inventaire régional des émissions en Ile-de-France, Année de référence 2012 – éléments synthétiques, Edition mai 2016, Paris (France), Airparif, URL : https://www.airparif.asso.fr/_pdf/publications/inventaire-emissions-idf-2012-150121.pdf

Alexander D.E., 2013, "Resilience and disaster risk reduction: an etymological journey", Natural Hazards Earth System Science, Vol.13, 2707-2716.

APUR, 2014, De la ville à la métropole cyclable, APUR, Paris (France), 16 p, URL : http://50ans.apur.org/data/b4s3_home/fiche/57/04_paris_ville_metropole_cyclable_1d4ca.pdf

Aschan-Leygonie, C., Baudet-Michel S., 2011, Le risque sanitaire en milieu urbain : effet de contexte, vulnérabilité et résilience, Rapport final du projet PIR Ville Environnement 24-2078, Paris (France), URL : http://www.parisgeo.cnrs.fr/IMG/pdf/RapPIRVE_Mars2011_RisqueSanitaire.pdf

Banque mondiale, 2016, The Cost of Air Pollution: Strengthening the Economic Case for Action. World Bank, Washington (USA), URL: https://openknowledge.worldbank.org/handle/10986/25013

Biggs R., Schlüter M., Schoon M.L., 2015, Building principles for resilience: Sustaining ecosystem services in social-ecological systems, Cambridge University Press, Cambridge (Royaume-Uni).

Bruneau M., Chang S.E., Eguchi R.T., Lee G. C., O’Rourke,T. D., Reinhorn A.M.,Shinozuka M., Tierney K., Wallace W.A., von Winterfeldt D., 2003, "A framework to quantitatively assess and enhance the seismic resilience of communities", Earthquake Spectra, Vol.19, No.4, 733-752.

Buchheit P., d’Aquino P., Ducourtieux O., 2016, "Cadres théoriques mobilisant les concepts de résilience et de vulnérabilité", VertigO-la revue électronique en sciences de l'environnement, URL : http://journals.openedition.org/vertigo/17131

Butler D., Farmani R., Fu G., Ward S., Diao K., Astaraie Imani M., 2014, "A new approach to urban water management: safe and sure". Procedia Engineering, Vol.89, 347-354.

Cariolet J.-M., Colombert M., Vuillet M., Diab Y., 2018, "Assessing the resilience of urban areas to traffic-related air pollution: application in Greater Paris", Science of the Total Environment, Vol.615, 588-596.

Comfort L. K., Boin A., Demchak C., 2010, Designing Resilience. Preparing for Extreme Events. Pittsburgh (USA), University of Pittsburgh Press.

Corso M., Medina S., Tillier C., 2016, Quelle est la part des pics de pollution dans les effets à court terme de la pollution de l’air sur la santé dans les villes de France ? Saint-Maurice (France), Santé publique France.

Cutter S.L., Barnes L., Berry M., Burton C., Evans E., Tate E., Webb J., 2008, "A place-based model for understanding community resilience to natural disasters", Global Environmental Change, Vol.18, 598-606.

Cutter S.L., Ash K.D., Emrich C.T., 2014, "The geographies of community disaster resilience", Global Environmental Change, Vol.29, 65-77.

Cutter S.L., 2016, "The landscape of disaster resilience indicators in the USA", Natural Hazards, Vol.80, 741-758.

Duh J.D., Shandas V., Changa H., George L.A., 2008, "Rates of urbanisation and the resiliency of air and water quality", Science of the Total Environment, Vol.400, 238-256.

Filleul L., Medina S., Cassadou S., 2003, "La pollution atmosphérique urbaine : de l’épidémiologie à l’impact sanitaire en santé publique", Revue d’Épidémiologie et de Santé Publique, Vol.51, No.5, 527-542.

Foster K. A., 2012, "In search of regional resilience", in : Weir M., Pindus N., Wial N., Wolman H. (eds.), Urban and Regional Policy and Its Effects: Building Resilient Regions, The Brookings Institution, Washington (USA), Vol.4, 24–59.

Goldberg D., Frank L. D., Chapman J., Kavage S., McCann B., 2007, NEW DATA FOR A NEW ERA, A Summary of the SMARTRAQ Findings, Linking Land Use, Transportation, Air Quality and Health in the Atlanta Region, 56 p., URL : https://www.smartgrowthamerica.org/app/legacy/documents/SMARTRAQSummary_000.pdf

Greater London Authority, 2002, 50 Years on—The struggle for Air Quality in London since the Great Smog of December 1952 ; Greater London Authority, London (Royaume-Uni).

Greenstone M., Schwarz P., 2018, Is China winning its war on pollution? Air Quality Life Index update, Energy Policy Institute at the University of Chicago, Chicago (USA), URL: https://epic.uchicago.edu/sites/default/files/UCH-EPIC-AQLI_Update_8pager_v04_Singles_Hi%20%282%29.pdf

Gunderson L.H., Holling C.S. (ed.), 2002. Panarchy : Understanding transformations in Human and Natural Systems. Washington et Londres, Island Press, URL : http://www.resalliance.org/index.php/panarchy

Holling C.S., 1973, "Resilience and stability of ecological systems", Annual Review of ecology and systematics, Vol.4, 1-23.

IHME, 2017, Global Burden of Disease (GBDx Results Tool), URL : http://ghdx.healthdata.org/gbd-results-tool

INVS, 2012, Evaluation des conséquences sanitaires des pics de pollution atmosphérique, Note de position de l’Institut de veille sanitaire, Institut de Veille Sanitaire, Saint-Maurice (France).

Kaiman J., 2014, China’s toxic air pollution resembles nuclear winter, say scientists. The Guardian, URL : http://www.theguardian.com/world/2014/feb/25/china-toxic-air-pollutionnuclear-winter-scientists

Khreis H., Warsow K.M., Verlinghieri E. et al., 2016, "The health impacts of traffic-related exposures in urban areas: Understanding real effects, underlying driving forces and co-producing future directions", Journal of Transport and Health, Vol.3, No.3, 249-267.

Lam N.S.N., Arenas H., Pace K., LeSage J., Campanella R., 2012, "Predictors of Business Return in New Orleans after Hurricane Katrina", PLoS ONE, Vol.7, No10, URL : http://journals.plos.org

Lhomme S., 2012, Les réseaux techniques comme vecteur de propagation des risques en milieu urbain - Une contribution théorique et pratique à l'analyse de la résilience urbaine, Thèse de Géographie, Université Paris-Diderot Paris VII, Paris (France), 375p.

Mathevet R., Bousquet F., 2014, Résilience et environnement : penser les changements socio-écologiques, Paris (France), Buchet/Chastel.

Matus K., Nam K., Selin N.E., Lamsal L.N., Reilly J.M., Paltsev S., 2012, "Health damages from air pollution in China", Global Environmental Change, Vol.22, 55-66.

McKirdy E., 2014, China looks for blue-sky solutions as smog worsens, CNN World, URL : http://www.cnn.com/2014/02/24/world/asia/beijing-smog-solutions/

Meerow S., Newell J.P., Stults M., 2016, "Defining urban resilience: A review", Landscape and Urban Planning, Vol.147, 38-49.

OCDE, 2012, Environmental outlook to 2050: the consequences of inaction, key findings on health and environment, OCDE (OECD), URL : https://www.oecd.org/env/indicators-modelling-outlooks/49928853.pdf

OCDE, 2016, Les conséquences économiques de la pollution de l’air extérieur, OCDE, URL : https://www.oecd.org/fr/environnement/indicateurs-modelisation-perspectives/Consequences-economiques-de-la-pollution-air-exterieur-essentiel-strategique-web.pdf

OMS, 2014, Burden of disease from the joint effects of household and ambient air pollution for 2012. Rapport de l’OMS (WHO), URL : https://www.who.int/airpollution/data/AP_jointeffect_BoD_results_Nov2016.pdf

OMS, 2018, Ambient air pollution - a major threat to health and climate, OMS (WHO), URL : https://www.who.int/airpollution/ambient/en/

Provitolo D., Reghezza-Zitt M., 2015,"Résilience et vulnérabilité : de l'opposition au continuum", in : Reghezza M., Rufat S. (sous dir.), Résiliences : Sociétés et territoires face à l’incertitude, aux risques et aux catastrophes, ISTE éditions, Londres (Royaume-Uni), 43-60.

Quenault B., 2013, "Retour critique sur la mobilisation du concept de ‎résilience en lien avec l’adaptation des systèmes urbains au changement climatique", EchoGéo, URL : http://journals.openedition.org/echogeo/13403

Reghezza M., Rufat S., Djament-Tran G., LeBlanc A., Lhomme S., 2012, "What Resilience is not : uses and abuses", Cybergeo : European Journal of Geography, Environnement, Nature, Paysage, article 621, URL : http://journals.openedition.org/cybergeo/25554

Reghezza-Zitt M., Provitolo D., Lhomme S., 2015, "Définir la résilience : quand le concept résiste", in : Reghezza M., Rufat S. (sous dir.), Résiliences : Sociétés et territoires face à l’incertitude, aux risques et aux catastrophes, ISTE éditions, Londres (Royaumle-Uni), 43-60.

Reghezza M., 2016, "Face aux crues parisiennes, entre résilience et adaptation", in : Landeau B., Diab Y. (dir.), Résilience, vulnérabilité des territoires et génie urbain, Presses des Ponts, Paris (France), 175-184.

Ritchie et Roser, 2017, Air pollution, URL : https://ourworldindata.org/air-pollution

Rodriguez Y.R., 2014, "Great smog of London", in : Reference Module in Biomedical Sciences Encyclopedia of Toxicology (Third Edition), Wexler, P., Ed.; Academic Press, Oxford (Royaume-Uni), 796-797.

Sharifi A., Yamagata Y., 2016, "Principles and criteria for assessing urban energy resilience : a literature review", Renewable and Sustainable Energy Reviews, Vol.60, 1654-1677

Touili N., 2015, "Portfolio d’options pour le renforcement de la résilience : application de principes systémiques de résilience à la gestion des risques d’inondation en Gironde", VertigO-la revue électronique en sciences de l'environnement, URL : https://journals.openedition.org/vertigo/16671#quotation)

Vand der Zee S., Strak M., Smallbone K., Benson S., Wyche K., Staelens J., Stranger M., 2015, JOAQUIN-Joint Air Quality Initiative Work Package 2-Action 8 Reducing public exposure to indoor air pollution : Assessing the effectiveness of air filtration systems on health-relevant pollutants in schools, Final Report, Aalst (Belgique).

Watt K.E.F., Craig P.P., 1986, "System stability principles", Systems Research, Vol.3, 191-201

Wildavsky A., 1988, Searching for safety, Routledge, Washington (USA).

Wardekker A., 2018, Resilience Principles as a Tool for Exploring Options for Urban Resilience, Solutions, Vol.9, No.1.

Zhang D., Liu J., Li B., 2014, "Tackling Air Pollution in China :What do We Learn from the Great Smog of 1950s in London", Sustainability, Vol.6, 5322-5338.

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Table des illustrations

Titre Figure 1 : Le modèle du cycle adaptatif
Crédits Source : Buchheit et al. (2016), d’après Gunderson et Holling (2002)
URL http://journals.openedition.org/cybergeo/docannexe/image/32564/img-1.jpg
Fichier image/, 80k
Titre Figure 2 : Exemples de boucles de rétroaction liées à la pollution de l’air au sein des systèmes urbains
Crédits Réalisation : J.-M. Cariolet (2019)
URL http://journals.openedition.org/cybergeo/docannexe/image/32564/img-2.jpg
Fichier image/, 128k
Titre Figure 3 : Nature des interrelations entre fonctions urbaines, pollution de l’air et réglementations
Crédits Réalisation : J.-M. Cariolet (2019)
URL http://journals.openedition.org/cybergeo/docannexe/image/32564/img-3.jpg
Fichier image/, 108k
Titre Figure 4 : Évolution du taux de mortalité (pour 100 000) dû à la pollution de l’air extérieur aux particules (PM2,5) en Inde, Chine, Turquie, Brésil, Etats-Unis, Japon et France entre 1990 et 2015
Crédits Source : IHME (2017), issue de l’article de Ritchie et Roser (2017)
URL http://journals.openedition.org/cybergeo/docannexe/image/32564/img-4.jpg
Fichier image/, 148k
Titre Figure 5 : Évolution du nombre de décès annuel dû à la pollution de l’air extérieur aux particules (PM2,5) dans le monde entre 1990 et 2013
Crédits Réalisation : J.-M. Cariolet (2019), adapté de Banque mondiale (2016)
URL http://journals.openedition.org/cybergeo/docannexe/image/32564/img-5.jpg
Fichier image/, 44k
Titre Figure 6 : Les principales phases du cycle adaptatif des villes en Europe occidentale en lien avec la pollution de l’air extérieur
Légende Le schéma ne se veut pas définitif, mais a pour objectif d’illustrer l’enchaînement des différentes phases du cycle adaptatif sur le long terme. Légende : r = exploitation ; K = consolidation ; Ω = destruction ; α = réorganisation
Crédits Réalisation : J.-M. Cariolet (2019) (Inspiré de Mathevet, Bousquet, 2014)
URL http://journals.openedition.org/cybergeo/docannexe/image/32564/img-6.png
Fichier image/, 21k
Titre Figure 7 : Les principales phases du cycle adaptatif des villes chinoises en lien avec la pollution de l’air extérieur
Légende Légende : r = exploitation ; K = consolidation ; Ω = destruction ; α = réorganisation
Crédits Réalisation : J.-M. Cariolet (2019), Inspiré de Mathevet, Bousquet (2014)
URL http://journals.openedition.org/cybergeo/docannexe/image/32564/img-7.png
Fichier image/, 21k
Titre Figure 8 : Relation entre le nombre d’arrêts de transport en commun ferrés par commune et la part des ménages possédant une voiture ou plus en Île-de-France
Légende A. Relation entre la part des ménages possédant au moins une voiture (en %) et le nombre d’arrêts de transports en commun ferrés (métro, RER, transilien) en région Ile-de-France, pour chaque commune ou arrondissement. B. Relation entre la part des ménages possédant au moins deux voitures (en %) et le nombre d’arrêts de transports en commun ferrés (métro, RER, transilien) en région Ile-de-France, pour chaque commune ou arrondissement.
Crédits Réalisation : J.-M. Cariolet (2019), données : INSEE (2014) et IAU (2007)
URL http://journals.openedition.org/cybergeo/docannexe/image/32564/img-8.png
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Pour citer cet article

Référence électronique

Jean-Marie Cariolet, Marc Vuillet et Youssef Diab, « Systèmes urbains et pollution de l’air extérieur : application du concept de résilience », Cybergeo : European Journal of Geography [En ligne], Espace, Société, Territoire, document 909, mis en ligne le 22 juillet 2019, consulté le 21 août 2019. URL : http://journals.openedition.org/cybergeo/32564 ; DOI : 10.4000/cybergeo.32564

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Auteurs

Jean-Marie Cariolet

Lab’Urba EA 3482 (EIVP), France, Enseignant-chercheur, jean-marie.cariolet@eivp-paris.fr

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Marc Vuillet

Lab’Urba EA 3482 (EIVP), France, Enseignant-chercheur, marc.vuillet@eivp-paris.fr

Youssef Diab

Lab’Urba EA 3482 (EIVP), France, Professeur, youssef.diab@u-pem.fr

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