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Empreinte carbone de la végétation urbaine

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Les grandes agglomérations font face à des objectifs environnementaux de taille et parfois contradictoires : imposer la densification pour lutter contre l’étalement urbain, maintenir la biodiversité, anticiper et limiter le changement climatique, réduire les émissions de gaz à effet de serre, offrir un cadre de vie sain et agréable aux habitants… Ces enjeux se traduisent dans la pratique par des interrogations récurrentes sur l’impact du végétal dont on perçoit qu’il peut jouer un rôle clé dans le développement urbain durable.
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La ville verte
Les impacts du végétal en ville
Marjorie Musy, coordinatrice
Éditions Quæ
RD 10, 78026 Versailles Cedex
139
ratoire, que les techniques de phytoremédiation avaient une bonne efficacité poten-
tielle associée à un faible coût (Zhang et al., 2010) et une très bonne acceptabilité
sociétale. Ces constatations ont entraîné la mise sur le marché de plusieurs systèmes
commerciaux de dépollution « par les plantes », même si les performances réelles de
ces systèmes ne sont pas avérées, les mécanismes pas encore compris, ni les consé-
quences indirectes, comme la présence accrue de bactéries et de moisissures dans
l’air, correctement évaluées (Hanoune & Cuny, 2010). De plus en plus de distri-
buteurs spécialisés (comme les jardineries) les inscrivent dans leurs catalogues de
vente et une quarantaine de plantes sont actuellement référencées. Le programme
Phytair, lancé en 2004 à l’initiative de l’Ademe et des conseils régionaux Nord - Pas-
de-Calais et Pays de la Loire, a établi un protocole scientifique d’évaluation objective
de la capacité d’épuration des plantes placées dans des conditions réalistes (Bois-
leux & Galsomies, 2010 ; Oquai, 2011). En conclusion de ce programme, l'Ademe
(2011) a émis l'avis suivant : « En laboratoire, en enceintes contrôlées, des plantes
peuvent présenter une capacité à absorber certains polluants gazeux. Cette capacité
peut être influencée par différents paramètres physiques et/ou biologiques. Dans
les bâtiments, en conditions réelles d’exposition, l’efficacité d’épuration de l’air par
les plantes seules est inférieure à l’effet du taux de renouvellement de l’air sur les
concentrations de polluants. Autrement dit, l’aération et la ventilation restent bien
plus efficaces que l’épuration par les plantes. Par conséquent, l’Ademe considère que
l’argument “plantes dépolluantes” n’est pas validé scientifiquement au regard des
niveaux de pollution généralement rencontrés dans les habitations et des nouvelles
connaissances scientifiques dans le domaine. »
Conclusion
Compte tenu de l’ensemble des éléments qui ont été présentés dans ce chapitre,
il nous semble que les conclusions « conservatrices » produites à l'issue d'un
programme mené en conditions bien contrôlées, celles des ambiances intérieures,
pourraient largement être étendues au rôle épuratoire de certains dispositifs végé-
taux en situations extérieures. La réduction de la pollution atmosphérique par les
plantes ne semble pas devoir être leur rôle majeur.
Chapitre 7
Empreinte carbone
Philippe BOUDES, Caroline GUTLEBEN, Damien PROVENDIER
Introduction
La nature en ville est une thématique de plus en plus souvent mise en avant par les
sphères politiques, citoyennes et de recherche. Elle reprend des enjeux globaux, dont
le climat et la biodiversité, mais aussi la croissance de l’urbanisation dans le monde.
Elle embrasse ainsi des questions écologiques, climatologiques et sociales, comme
les trames vertes, les îlots de chaleurs urbains, ou la qualité de vie. Pour autant, peu
de travaux existent sur l’empreinte carbone (EC) du végétal en ville. En effet, l’EC
peut être appliquée à des cas d’étude plus précis, comme l’analyse des émissions
de gaz à effet de serre (GES) relatives à la gestion de parcours de golf (Bartlett
& James, 2011) ou au contraire à des approches systémiques, comme l’étude du
cycle carbone à l’échelle urbaine (Kellett et al., 2013). La végétation urbaine est un
objet d’étude intermédiaire et multiscalaire qui apparaît difficilement compatible
avec une approche en termes d’EC. Dans ce chapitre, l’analyse bibliographique des
travaux récents sur l’EC de la végétation urbaine ciblera principalement la capacité
des arbres à stocker et à séquestrer du carbone et les émissions liées à leur planta-
tion et leur entretien.
Éléments definition
Empreinte carbone et végétation urbaine, des termes
polysémiques
Empreinte carbone
L’empreinte carbone est le volume de GES relatif à une activité, à la fabrication ou
à l’usage d’un produit ou d’un procédé, ou au cycle de vie d’un élément vivant ou
La ville verte — Les impacts du végétal en ville
140
Empreinte carbone
141
non. Selon Wiedmann & Minx (2008) : « L'empreinte carbone est une mesure de la
quantité exclusive totale des émissions de dioxyde de carbone qui est directement et
indirectement causée par une activité ou est accumulée durant le cycle de vie d'un
produit. » L’Union européenne propose une définition semblable : « L’empreinte
carbone […] est la quantité globale de dioxyde de carbone (CO2) et d’autres gaz à
effet de serre (GES) (par exemple, le méthane, le protoxyde d'azote...) associée à un
produit tout au long de sa chaîne logistique, de son utilisation et de sa récupération
et de son élimination en fin de vie. »
De fait, l’empreinte carbone mesure une masse équivalent carbone ou CO2 (t. éq. C
ou CO2) de l’ensemble des GES. Parmi les GES d’origine anthropique, on trouve :
le dioxyde de carbone (CO2), le méthane (CH4) l’ozone (O3), les gaz fluorés et le
protoxyde d’azote (N2O). Le tableau 7.1 présente l’équivalence des principaux GES
par rapport au CO2.
Tableau 7.1. Équivalence des principaux GES par rapport au CO2 en GWP100 (Global
Warming Potential). Source : d’après Forster et al. (2007).
Gaz Formule chimique GWP100
Dioxyde de carbone CO21
Méthane CH425
Protoxyde d’azote N20 298
+\GURÁXRURFDUEXUHV - 124 - 14 800
+H[DÁXRUXUHGHVRXIUH SF622 800
3HUÁXRURFDUEXUHV - 7 390 - 12 200
Le potentiel de ces différents gaz à favoriser le réchauffement global est toutefois
relatif : c’est bien le CO2 qui est le plus important car il est produit en très grande
quantité et contribue à hauteur de 54 % au réchauffement climatique. Le méthane,
l’ozone, les halocarbures et le protoxyde d’azote seraient respectivement respon-
sables de 16 %, 13 %, 11 % et 5 %. Par ailleurs, le CO2 est le principal marqueur de
l’élévation des températures au cours des siècles précédents (Forster et al., 2007).
Végétation urbaine
Des travaux sur les trames vertes ont mis en avant la difficulté de cerner précisé-
ment la végétation urbaine (Arrif et al., 2011). Les études sur le climat et la végéta-
tion en ville ciblent des éléments différents selon les objectifs : les effets des arbres,
des forêts urbaines, voire des prairies, ou des toits et façades végétalisés. Toutefois,
et depuis la diffusion de travaux reconnus sur la végétation urbaine et le carbone,
on remarquera particulièrement l’emploi général dans la littérature scientifique de
cette expression de forêt urbaine (traduction littérale de l’expression anglo-saxonne
urban forest).
3ULQFLSHGHVWUDYDX[DQDO\VpV
L’objet d’étude qui domine dans les travaux recensés est la capacité de la végétation
urbaine à capturer du carbone, c'est-à-dire le stocker et le séquestrer. En effet, les
articles ciblent à plus de 71 % la capture du carbone par le végétal (à 80 % si l’on
inclut le rôle du sol et l’interaction sol/végétation), à 20 % les autres fonctions du
végétal, dont l’interaction avec le sol et le retrait de polluant de l’atmosphère, et à
9 % d’autres thèmes.
Cet intérêt pour l’absorption de carbone induit des méthodologies de recherche
spécifiques, qui ont été différenciées selon que la démarche concerne : des équations
de biomasse, des modélisations type Ufore (Urban Forest Effects, cf. infra), l’ana-
lyse d’images satellite, des techniques de mesure atmosphériques (principalement
le système eddy covariance, cf. infra), d’autres analyses de prélèvements, des revues
de littératures rassemblant plusieurs démarches, d’autres méthodologies (dont des
travaux en sciences humaines et sociales et des modèles numériques spécifiques).
Bien entendu, cette typologie pose certains problèmes : par exemple, le modèle
Ufore utilise des équations de biomasse et des images satellites ; mais toutes les
démarches d’analyse utilisant des équations de biomasse et/ou des images satellite
ne se réfèrent pas au modèle Ufore.
Le tableau 7.2 rassemble les principales démarches utilisées pour la mesure du
carbone. Il permet de constater que le recours aux équations de biomasse, au trai-
tement d’image satellite, au modèle Ufore ou aux mesures de type eddy covariance,
compte pour la moitié des études de la base de données constituée.
Tableau 7.2. Méthodologie des documents analysés.
Équations
de
biomasse
Ufore Images
satellite
Eddy
covariance
et similaire
Analyses
VSpFLÀTXHV
Revues Autres
méthodologies
16 8 6 9 9 5 2
Principales méthodologies : 39 (51 %) 9 (12 %) 5 (7 %) 23 (30 %)
La technique de covariance de turbulence (eddy covariance) s’appuie sur un dispo-
sitif de mesure des flux de CO2 atmosphérique (en µmol par mètre carré par
seconde), de détermination des directions des vents et des types de surface alentour
pour estimer l’origine de ces flux. Les instruments de mesure sont installés sur une
tour placée à un endroit pertinent. Par exemple, Kordowski & Kuttler (2010) ont
installé un dispositif à proximité d’un parc urbain : ils montrent que lorsque les vents
viennent du sud-ouest, c’est-à-dire du parc, les flux de CO2 sont peu élevés voire
négatifs dans la journée, au contraire des mesures relevées lorsque le vent vient des
zones urbanisées. En comparant des études de ce type, Ramamurthy & Pardyjak
(2011) montrent que plus le taux de végétation et de surface perméable impactant
les mesures sur site est élevé, plus le flux de CO2 est faible.
La ville verte — Les impacts du végétal en ville
142
Empreinte carbone
143
Le modèle Ufore permet d’estimer une quantité de carbone capturé à l’échelle de
la ville (ou à l’échelle souhaitée) ; les mesures de covariance de turbulence sont
limitées à des zones d’un rayon de 400 ou 500 m (Coutts et al., 2007 ; Kordowski
& Kuttler, 2010 ; Song & Wang 2012) jusqu’à 3 km (Crawford et al., 2011 ; Rama-
murthy & Pardyjak, 2011) autour de la tour de mesure.
Dispositifs étudiés
Concernant les dispositifs de végétation, leur typologie permet de mieux définir ce
qui est entendu par végétation urbaine (tab. 7.3).
Tableau 7.3. Dispositifs de végétation urbaine étudiés.
Urban forest, y compris arbre urbain (11 cas) et arbre de rue (2 cas) 31 cas 45 %
Végétation urbaine 9 cas 13 %
Herbes / sol (y compris golf, 2 cas) 7 cas 10 %
Espaces verts : urban greenspace (4 cas) et parcs urbains (2 cas) 6 cas 9 %
Zones résidentielles, y compris jardins urbains (urban garden, 2 cas) 6 cas 9 %
Toits végétalisés 3 cas 4 %
Autres 7 cas 10 %
Total 69 cas 100 %
La catégorie « végétation urbaine » fait référence aux dispositifs pris en compte par
les mesures de flux carbone (par exemple, eddy covariance) : les études ne précisent
pas toujours les dispositifs étudiés, mais elles gardent entre elles une cohérence en
référence au choix de la méthode. Le terme de dispositif convient tout à fait car la
végétation est ici l’un des éléments du système urbain que prennent en compte ces
analyses, en intégrant les taux de végétalisation (Crawford et al., 2011) ou la proxi-
mité de parcs (Ramamurthy & Pardyjak, 2011).
Les parcs et espaces verts englobent différentes formes de végétation (Jo, 2002 ;
Strohbach & Haase, 2012 ; Strohbach et al., 2012).
La végétation des zones résidentielles concerne une partie des études mentionnant
l’effet des arbres sur le bilan énergétique d’un bâtiment (Donovan & Butry, 2009),
mais elle englobe aussi des études sur le potentiel de stockage carbone de la végé-
tation dans des zones résidentielles (Cameron et al., 2012), ou les deux cas (Jo &
McPherson, 1995 et 2001).
Les travaux sur la strate herbacée et son lien avec le sol mettent notamment en avant
le rôle du sol dans le stockage carbone, et celui des strates herbacées pour favoriser
ce stockage (Beesley 2012 ; Gough & Elliott, 2012 ; Raciti et al., 2012 ; Zhou et al.,
2012), le cas des golfs étant particulièrement alimenté par les données traitant des
émissions de carbone liées à la gestion (Bartlett & James, 2011).
Avec les travaux sur les toits végétalisés, il s’agit cette fois d’un réel dispositif, c’est-
à-dire des éléments et de la manière dont est mise en place la végétation dans une
zone urbaine donnée.
Enfin les autres travaux traitent par exemple de l’agriculture urbaine (1 cas), d’un
parc national extra urbain (1 cas), de pépinière pour arbre urbain (1 cas), ou de taux
de végétalisation (hors mesure type eddy covariance, 2 cas).
On retiendra deux éléments de réflexion. D’une part, les dispositifs concernent le
plus souvent des espaces publics, indépendamment du type de végétation. D’ail-
leurs, des travaux définissent les espaces verts comme des zones accessibles au public
(Tratalos et al., 2007 ; Young, 2010 ; Roy et al., 2012).
D’autre part, les arbres sont surreprésentés dans les cas d’étude. La forêt urbaine
et les arbres urbains sont très souvent liés dans les analyses. Ainsi, il est fréquent
que les travaux parlent sans distinction de l’un ou de l’autre : Jim & Chen (2009)
expliquent que les forêts urbaines sont « diversement étiquetées comme espace vert
urbain, arbre urbain et système vert urbain (urban green system) » ; et Escobedo et
al. (2011) parlent des « forêts urbaines, ou la somme de tous les arbres, buissons,
pelouses et sols perméables urbains ».
En précisant leurs démarches d’analyse, les travaux donnent parfois plus d’infor-
mation. Ainsi, alors que Zhao et al. (2010) travaillent sur « les impacts des forêts
urbaines sur le bilan des émissions de carbone », ils expliquent que « la séquestration
nette de carbone a été estimée en réduisant la quantité de carbone séquestré en
raison de la croissance des arbres, de la quantité perdue en raison de la mortalité »
et font référence à Nowak et al. (2002) : la forêt urbaine est ramenée à la croissance
des arbres et à leur mortalité.
Les forêts urbaines seraient des ensembles d’éléments végétaux des villes, sans que
l’on sache spécifiquement s’ils renvoient seulement à des groupes de végétation
comme pourrait le laisser entendre le terme de forêt a minima un square arboré
ou buissonnant ou si d’autres éléments peuvent être pris en compte, dont les
arbres, les haies isolées ou des plates-bandes herbacées. La lecture de la méthodo-
logie Ufore explique que : « la structure de la forêt urbaine est l'arrangement spatial
et les caractéristiques de la végétation par rapport à d'autres objets, par exemple, les
bâtiments, dans les zones urbaines », laissant entendre que les forêts urbaines repré-
sentent l’ensemble de la végétation urbaine à l’exclusion de tout autre objet urbain
(Nowak, 1994). Cette indication fait écho aux démarches d’analyse s’appuyant sur
des taux de végétalisation, le plus souvent définis à partir d’images satellite ou de
zone délimitées sélectionnées aléatoirement dans les systèmes urbains.
Enfin, dans leurs travaux sur les arbres urbains, Roy et al. (2012) proposent une
définition des forêts urbaines, qu’ils schématisent sous la forme montrée par la
figure 7.1.
La ville verte — Les impacts du végétal en ville
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Empreinte carbone
145
Figure 7.1. Forêts et arbres urbains : schéma synthétique. Source : d’après Roy et al. (2012),
avec la permission d’Elsevier.
Les forêts urbaines ne sont pas juste des sommes d’arbres puisqu’elles incluent
herbes et buissons. Pour Roy et al. (2012), « les arbres urbains comprennent les
arbres individuels ainsi que ceux qui se développent dans des plates-formes, des
parcelles et des groupes au sein verts-espaces accessibles au public ».
À défaut d’autres précisions, le terme de forêt urbaine renvoie ici à des groupes
d’arbres, à l’exclusion des arbres isolés et des arbres de rue.
La végétation urbaine comme puits de carbone
Capture du carbone et estimation de cette quantité
Le stockage de carbone correspond à la masse de carbone déjà capturée par la végé-
tation (Paoletti et al., 2011), généralement exprimée en tonnes (t) de carbone par
hectare (ha), parfois en tonnes de CO2. Le carbone séquestré est la capture annuelle
de carbone par la masse de végétation étudiée. Cette capture de carbone est asso-
ciée à la photosynthèse et servira comme énergie et comme biomasse élémentaire
de l’arbre ou du végétal.
À partir de CO2 et de H2O, la végétation va s’appuyer sur la photosynthèse pour
fabriquer des carbohydrates — qui serviront de base à la création d’autres molé-
cules, de glucose ou de cellulose — et rejeter de l’O2 (Pidwirny, 2006). Ainsi :
6CO2+6H2O+lumièreÆ C6H12O6+6O2
Le processus complémentaire est la respiration qui fournit à la plante l'énergie
nécessaire pour ses diverses activités physiologiques et morphologiques. L’équation
proposée est celle-ci :
C6H12O6+6O2 Æ 6CO2+6H2O+énergie
La production primaire nette (net primary production, NPP) est la quantité d’énergie
assimilée par la végétation moins l’énergie utilisée par la respiration. Elle corres-
pond à la masse totale de biomasse produite grâce à la photosynthèse.
Ces éléments permettent de comprendre comment est mesuré le carbone capturé
par les arbres. Selon Zhao et al. (2010), « le stockage de carbone fait référence
au total des stocks de carbone actuels en fonction de la biomasse végétale, et la
séquestration du carbone se réfère à l'assimilation du carbone par les arbres en un
an en fonction de la production primaire nette ». En mesurant la biomasse, on peut
retrouver le volume de carbone séquestré qui a été nécessaire pour la fabrication de
cette biomasse.
Les équations allométriques permettent d’estimer la quantité de carbone à partir
de la matière sèche des végétaux. Pour les arbres, la matière sèche est notamment
définie à partir de la répartition de la biomasse dans les différentes parties de
l’arbre : environ 20 % de la biomasse dans le houppier, 60 % dans le bois de tige
marchand jusqu’à 10 cm du houppier et 20 % dans la souche et le système racinaire
(Nowak, 1993).
Le volume superficiel de l’arbre (V en m3) est estimé par des équations allomé-
triques à partir du DBH (Diameter at Breast Height), qui correspond au diamètre
du tronc à environ 1,30 m ou 1,40 m. Pour ce calcul, de nombreuses relations sont
données en fonction des espèces, que Yoon et al. (2013) recensent.
La quantité de matière sèche est convertie en carbone stocké par un facteur CF, la
fraction de carbone de 0,45 (Nowak, 1993) à 0,5 (Yoon et al., 2013).
Au final, Yoon et al. (2013) proposent l’équation suivante pour le carbone (C) stocké
par la partie superficielle de l’arbre, en kg :
C=V×WBD×CF
où WBD (kg/m3) ou Wood Basic Density, est la densité de l’espèce considérée.
La ville verte — Les impacts du végétal en ville
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Empreinte carbone
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Des variantes existent, en fonction du type de données recueillies : images satellite,
taux de végétation dans un système urbain, nombre d’arbres couverture végétale.
Dans leur calcul du carbone stocké par unité de surface de couverture arborée,
Whitford et al. (2001) prennent en compte : la distribution moyenne du diamètre
des arbres, le nombre d’arbres par unité de surface, le taux de feuillus et de conifères
(par hypothèse 75 % et 25 %), la matière fraîche totale (convertie en matière sèche
puis en carbone). Les auteurs en concluent la formule suivante :
C (tonnes.ha-1)=1,063× % de couverture arborée
De même pour la séquestration carbone, ils s’appuient sur les travaux de Rowntree
& Nowak (1991) et réduisent les calculs à la formule suivante :
Séquestration de carbone (tonnes.ha-1.an-1)=8,275.10-3× % de couverture arborée
Tratalos et al. (2007) s’appuient aussi sur Rowntree & Nowak (1991) pour calculer le
carbone séquestré, avec cette équation :
Séquestration de carbone (tonnes.acre-1.an-1)=3,35.10-3× % de couverture arborée
soit :
Séquestration de carbone (tonnes.ha-1.an-1)=1,36.10-3× % de couverture arborée
La différence importante avec Whitford et al. (2001) s’explique par les ajustements
effectués pour adapter les équations aux cas d’étude.
Principales tendances des évaluations de masse de carbone
capturé
Le tableau 7.4 reprend les principaux résultats des études estimant les quantités de
carbone capturées. Trois catégories ont été distinguées : les espaces végétalisés pris
de manière isolée, les villes dans leur ensemble, les autres dispositifs (présentés à
titre de comparaison, dont des travaux sur des espaces urbains peu végétalisés ou
concernant la ville à l’exception de ses espaces végétalisées).
Les résultats dépendent de la superficie à laquelle la masse de carbone est rapportée :
celle de la ville entière (gris foncé) ou celle de la surface de végétation (gris clair).
Bruyat (2011) affirme qu’à Lyon, les parcs de la Tête d’Or et de Parilly stockent
respectivement 79 et 91 t C/ha, quand la végétation du centre-ville (rapportée à la
superficie du centre-ville) ne stocke que 25 à 43 t C/ha. Les travaux sur des villes
coréennes menés par Jo (2002) vont dans le même sens : les espaces verts des villes
étudiées stockent entre 26 et 60,1 t C/ha alors que les autres zones, où la végétation
est moins dense, stockent entre 4,7 et 7,20 t C/ha.
Un autre résultat est l’hétérogénéité des données. À l’échelle des villes, les estima-
tions s’étalent de 5,02 à 46,91 t C/ha, avec une moyenne de 19,77. Ceci est dû à deux
facteurs principaux : les modalités de calcul et surtout, les taux de végétation des
villes étudiées et la structure de leur végétation. Pour les modalités de calcul, on ne
peut que renvoyer à ce qui a été dit plus haut sur les différents modèles, mais aussi
sur leur application dans différentes zones bioclimatiques. Ainsi, les études s’ap-
puient sur des modèles testés et appliqués en Amérique du Nord, mais soulignent
souvent les incertitudes quant à leur application à d’autres régions du monde — à
commencer par les pays européens et asiatiques où ces modèles sont souvent repris.
Il apparaît toutefois que ces données, notamment pour les villes américaines, sont
régulièrement mises à jour, expliquant ainsi certaines différences. Dans un article
très récent, Nowak et al. (2013b) proposent les (nouveaux) résultats qu’ont permis
« une disponibilité accrue de données et une meilleure estimation de la couverture
arborée à partir des photo-interprétations » (tab. 7.5).
Le taux de végétation et la structure des éléments qui la composent sont déter-
minants : la moyenne de ces villes est de 7,90 t C/ha contre 19,77 dans les travaux
recensés dans le tableau 7.4. Ces écarts existent aussi au sein de chaque ville.
Il faut rappeler que, puisque les modélisations s’appuient sur la couverture arborée
ou le nombre d’arbres, le taux de végétation d’une ville n’a pas d’importance dans
les calculs. Whitford et al. (2001) montrent d’ailleurs que, dans leurs cas d’étude, le
taux de végétalisation et le taux de couverture arboré ne sont pas liés, entraînant des
quantités plus élevées de carbone stocké là où le taux de végétalisation est parfois
moindre qu’ailleurs.
Tableau 7.4. Résultats de stockage et séquestration carbone par la végétation (t/ha).
Dispositif étudié Étude Ville, Pays
Stockage
(moyennes)
kg C/m2
Séquestration
nette [brute]
(moyenne)
kg C/m2/an
Espaces
urbains
Parcs urbains
Bruyat, 2011
Lyon, France
(moyenne de
2 parcs)
(85) -
Paoletti et al.,
2011
Florence,
Italie 55,1 -
Yoon et al., 2013 Daegu, Corée 24,9 -
Espaces verts Jo, 2002
Séoul (quartier
Kangnam),
Corée
60,1 3,77
Séoul (quartier
Junglang),
Corée
58,70 3,91
Kangleung,
Corée 46,70 1,60
Chuncheon,
Corée 26 1,71
Forêt proche
de la ville Dwivedi et al.,
2009 Bhopal, Inde 12,54 -
La ville verte — Les impacts du végétal en ville
148
Empreinte carbone
149
Végétation urbaine
McPherson,
1998
Sacramento,
USA 46,91 0,85
Bruyat, 2011
Lyon ( agglo.)
France (55) -
Lyon (centre
ville) France (34) -
Escobedo, 2004
Pune, Inde 33,4 -
Santiago, Chili 9 -
Toronto,
Canada 8,7 -
Santiago, Chili 6 -
Liu & L,i 2012 Shenyang,
Chine 33,22 2,84
Strohbach &
Haase, 2012
Karlsruhe,
Allemagne 32,3 -
Leipzig,
Allemagne 11,8 -
Davies et al.,
2011
Leicester,
Royaume-Uni 31,6 -
Zhao et al., 2010 Hangzhou,
Chine 30,25 1,66
Nowak & Crane,
2002
Baltimore,
USA 25,28 0,52 [0,71]
Syracuse, USA 22,82 0,54 [0,73]
Philadephia,
USA 14,09 0,31 [0,43]
Atlanta, USA 35,74 1,23
Jersey city,
USA 5,02 0,21
USA moyenne
des villes 25,1 -
Myeong et al.,
2006 Syracuse, USA (22,33)1-
Whitford et al.,
2001
Merseyside,
Royaume-Uni
(16,8) (0,13)
(11,5) -
Kenney &
Associates, 2001
Toronto,
Canada (14,25) (0,45) [(0,58)]
Nowak, 1994 Chicago, USA 14,1 -
Chaparro &
Terradas, 2009
Barcelone,
Espagne 11,2 (0,09)
Nowak, 1993 Oakland, USA 11 -
Raciti et al., 2012 Boston, USA 10,6 -
Wang & Lin,
2012 Taiwan, Taiwan 9,25 1,34
Yang et al., 2005
Beijing
(ville centrale),
Chine
(7,45) (0,38)
Autres
cas
d’études
Zone
résidentielle
Jo & McPherson,
1995 Chicago, USA
26,15 1,15
23,20 0,92
Jo, 2002 (5,95) (0,68)
Ville hors
parcs Jo, 2002
Séoul, Corée,
(quartier
Junglang)
7,20 0,80
Séoul, Corée
(quartier
Kangnam)
6,6 0,53
Kangleung,
Corée 6,30 0,71
Chuncheon,
Corée 4,70 0,56
Ville très peu
végétalisée
Whitford et al.,
2001
Merseyside,
Royaume-Uni
(0,9) (0,008)
(0,3) (0,003)
Forêt non
urbaine
Nowak & Crane,
2002 USA 53,5 -
Toit
végétalisé
Getter et al.,
2009 ; Getter &
Rowe, 2006
East Lansing,
USA 0,3782-
Deux villes
USA (0,165)3-
1 moyenne des années 1985, 1992 et 1999 pour 6 640 ha ; 2 biomasse superficielle et biomasse racinaire ;
3 matière végétale superficielle.
Tableau 7.5. Stockage et séquestration de carbone par la végétation dans 34 villes des
États-Unis.
Ville Etat
Stockage Séquestration
globale
Séquestration
nette
Taux de
couverture
arborée
kg C
m-2 SE g C m-2
an-1 SE kg C m-2
an-1 SE % SE
Arlington
Atlanta
Baltimore
Boston
Casper
Chicago
Freehold
Gainesville
Golden
Hartford
Jersey City
Lincoln
Los Angeles
Milwaukee
Minneapolis
TX
GA
MD
MA
WY
IL
NJ
FL
CO
CT
NJ
NE
CA
WI
MN
6,37
6,63
8,76
7,02
6,97
6,03
11,50
6,33
5,88
10,89
4,37
10,64
4,59
7,26
4,41
0,73
0,54
1,09
0,96
1,50
0,64
1,78
0,99
1,33
1,62
0,88
1,74
0,51
1,18
0,74
0,288
0,229
0,282
0,231
0,221
0,212
0,314
0,220
0,228
0,329
0,183
0,409
0,176
0,260
0,157
0,028
0,017
0,036
0,025
0,039
0,021
0,045
0,032
0,045
0,046
0,034
0,063
0,017
0,033
0,023
0,262
0,175
0,168
0,168
0,119
0,149
0,201
0,160
0,181
0,186
0,132
0,351
0,107
0,178
0,081
0,025
0,025
0,032
0,023
0,038
0,018
0,050
0,025
0,038
0,051
0,035
0,055
0,015
0,027
0,045
22,5
53,9
28,5
28,9
8,9
18,0
31,2
50,6
11,4
26,2
11,5
14,4
20,6
21,6
34,1
0,3
1,6
1,0
1,5
1,0
1,2
3,3
3,1
1,5
2,0
1,7
1,6
1,3
1,6
1,6
La ville verte — Les impacts du végétal en ville
150
Empreinte carbone
151
Moorestown
Morgantown
New York
Oakland
Omaha
Philadelphia
Roanoke
Sacramento
San Francisco
Scranton
Syracuse
Washington
Woodbridge
NJ
WV
NY
CA
NE
PA
VA
CA
CA
PA
NY
DC
NJ
Indiana
Kansas
Nebraska
North Dakota
South Dakota
Tennessee
9,95
9,52
7,33
5,24
14,14
6,77
9,20
7,82
9,18
9,24
8,59
8,52
8,19
8,80
7,42
6,67
7,78
3,14
6,47
0,93
1,16
1,01
0,19
2,29
0,90
1,33
1,57
2,25
1,28
1,04
1,04
0,82
2,68
1,30
1,86
2,47
0,66
0,50
0,320
0,297
0,230
na
0,513
0,206
0,399
0,377
0,241
0,399
0,285
0,263
0,285
0,292
0,284
0,269
0,282
0,128
0,340
0,030
0,037
0,029
na
0,081
0,027
0,058
0,064
0,050
0,052
0,030
0,030
0,028
0,077
0,048
0,074
0,079
0,026
0,021
0,241
0,231
0,124
na
0,401
0,151
0,268
0,327
0,221
0,296
0,202
0,209
0,208
0,270
0,221
0,227
0,134
0,111
0,304
0,028
0,026
0,028
na
0,066
0,023
0,053
0,055
0,046
0,043
0,039
0,026
0,029
0,071
0,040
0,063
0,079
0,022
0,020
28,0
39,6
20,9
21,0
14,8
20,8
31,7
13,2
16,0
22,0
26,9
35,0 -A
29,5
20,1
14,0
15,0
2,7
16,5
37,7
28,0
39,6
20,9
21,0
14,8
20,8
31,7
13,2
16,0
22,0
26,9
35,0 -A
29,5
20,1
14,0
15,0
2,7
16,5
37,7
Il s’agit du stockage et de la séquestration standardisés de carbone, estimés par unité et taux de couver-
ture arborée mesurés dans les villes et États. SE : écart type ; na : non analysé ; A : estimée à partir d’une
carte de la couverture arborée de la ville à haute résolution avec une erreur estimée à 2 %. Moyenne
(hors États) : stockage = 7,905 kg C/m2 et séquestration = 0,204 kg C/m2/an. Source : Nowak et al.
(2013a), avec la permission d’Elsevier.
La structure de la végétation est déterminante
Le nombre d’arbres et leur maturité
Plusieurs indicateurs sont nécessaires pour situer les résultats d’une étude. De faibles
résultats (c’est-à-dire un stockage de carbone par hectare peu élevé) indiquent géné-
ralement une faible couverture arborée. Mais il faut prendre en compte la santé
et l’âge ou la maturité des arbres. Cela a un effet non seulement sur la masse de
carbone déjà stockée, mais aussi sur la masse de carbone séquestrée chaque année.
Dans les cas d’études analysées par Escobedo et al. (2010), les auteurs expliquent
que même si les arbres avec un DBH supérieur à 30,6 cm comptent pour seulement
5 % et 16 % de la population d’arbres de Miami-Dade et de Gainesville, respective-
ment, ils représentent 72 % et 75 % du carbone total stocké. Cela est confirmé par
Nowak (2006) : les arbres matures et en bonne santé séquestrent environ 93 kg C/
an à comparer avec les petits arbres et leur 1 kg C/an, soit un rapport de près de 1 à
100 entre deux arbres.
De plus, si nous comparons les travaux de Yang et al. (2005) et Jo (2002), nous
observons que, pour une masse de stockage semblable par hectare (7,45 t pour Pékin
[Yang et al., 2005] et 7,20 t pour Junglang [Jo, 2002]), la séquestration annuelle est
de 0,38 t à Pékin contre 0,80 t à Junglang, c’est-à-dire qu’il y a un rapport de 1 à 2.
Entre Jersey city (Nowak & Crane, 2002) et Chucheon (Jo, 2002), pour des masses
de carbone stockées de 5,02 t et 4,70 t par hectare respectivement, on trouve des
niveaux de séquestration annuelle de 0,21 t C/ha/an à Jersey et 2,66 fois plus élevés
à Chucheon avec 0,56 t C/ha/an. Cela est dû au fait que les calculs de séquestration
prennent en compte la croissance annuelle des arbres partir de l’évolution du
DBH et de leur maturité), la mortalité et la perte de feuilles (Rowntree & Nowak,
1991).
Il est donc important de connaître le nombre d’arbres des villes et leur maturité,
afin d’évaluer leur capacité de capture de carbone. L’étude de Nowak et al. (2013b)
permet de se rendre compte de l’état du stock de carbone et de la capacité de capture
pour les prochaines années. Les villes d’Atlanta et de Gainesville, qui ont les taux
de couverture végétale les plus élevés (53,9 et 50,6 respectivement), stockent moins
de carbone que la moyenne (6,63 et 6,33, moyenne des villes = 7,905) et séquestrent
moins de carbone que la moyenne également (0,175 et 0,160, moyenne des villes =
0,204). En tenant compte des équations mobilisées, cela induit que la végétation est
composée d’arbres jeunes, mais en grand nombre, et que le potentiel de capture de
carbone est encore très élevé. À l’inverse, la ville de Lincoln, qui a un faible taux de
couverture arborée (14,4 %) mais des niveaux de stockage et de séquestration parmi
les plus élevés (10,64 kg C/m2 et 0,351 kg C/m2/an) pourrait atteindre un seuil de
quantité de carbone capturée, car ses arbres sont déjà assez âgés et ont atteint leur
potentiel maximum (Nowak et al., 2013a).
Rôle des espèces
Il faut également prendre en compte les espèces d’arbres qui prédominent dans
ces cas d’étude. En effet, la masse de carbone stockée et séquestrée par les arbres
diffère selon les espèces. Les espèces d’arbres ont des vitesses de croissance diffé-
rentes, des formes variables. Leur vitesse de croissance est également liée à leur
adaptation agronomique au site (sol, climat). Certains travaux listent les espèces
qui ont été rencontrées sur les terrains d’étude et les équations allométriques qui
ont servi à quantifier le carbone capturé. Par exemple, Wang & Lin (2012) relèvent
des espèces pour Taiwan ; Dwivedi et al. (2009) pour Bhopal (Inde) ; Nowak (1993)
pour Oakland (USA) ; ou encore Ren et al. (2011) pour Xiamen (Chine) ; Zhao et
al. (2010) pour Hangzhou (Chine) ; Jo (2002) pour plusieurs villes de Corée du Sud
; Jo & McPherson (1995) pour Chicago (USA) ; et Getter & Rowe (2006) pour des
toits végétalisés aux USA.
Le cas de Daegu, en Corée du Sud (Yoon et al., 2013), est illustratif des écarts
de capacité de capture du carbone selon les espèces : les auteurs présentent cinq
espèces (Acer buergerianum, Ginkgo biloba, Zelkova serrata, Prunus yedoensis et
Platanus orientalis) : les quatre premières ont une capacité moyenne de stockage de
carbone de 24,9 t/ha et P. orientalis une capacité de 69,7 t/ha.
Même si ce critère de stockage de carbone ou de gaz polluants devient un critère
important, Yang et al. (2005) constatent que les espèces doivent aussi être choi-
sies pour leur aptitude à se développer dans des environnements urbains. Un choix
La ville verte — Les impacts du végétal en ville
152
Empreinte carbone
153
botanique pertinent répondra à des conditions agronomiques et paysagères mais
prendra également en compte la biodiversité.
Effets indirects de lagétation urbaine
Une part non négligeable des travaux aborde les effets indirects des arbres relative-
ment à la capture carbone et/ou aux émissions de carbone évitées. Les publications
mettent en avant les effets de l’ombre des arbres, le rôle de régulateur climatique,
mais encore l’interaction avec le sol et dans une moindre mesure les effets en termes
de pollution atmosphérique. Il faut toutefois noter les difficultés liées à l’évaluation
du carbone ainsi évité.
La réduction des dépenses énergétiques des bâtiments
On l’a vu dans le chapitre 3 « Impacts sur la consommation énergétique et le confort
dans les bâtiments », la présence de végétation autour d’un bâtiment permet d’amé-
liorer les conditions de confort estival dans les espaces intérieurs et, dans le cas
d’usage de climatisation, de réduire les consommations énergétiques. Les toitures
végétales peuvent dans certains cas permettre également de réduire les consomma-
tions de chauffage. Des bénéfices en termes d’émissions évitées peuvent donc être
obtenus. Leur évaluation doit tenir compte de la construction du bâtiment, de ses
usages et des systèmes de conditionnement des espaces utilisés dans le bâtiment, en
particulier de leur coefficient de performance, de la source d’énergie utilisée et du
mode de production de cette énergie.
Après avoir estimé les impacts directs et indirects des arbres sur la consommation
énergétique de différents types de bâtiments dans plusieurs villes des États-Unis,
Akbari (2002) annonce qu’un arbre bien placé par rapport aux bâtiments permet-
trait d’éviter l’émission de 10 à 11 kg de carbone par an, qui viennent s’ajouter au
carbone séquestré. Les arbres urbains deviennent alors plus performants que ceux
des forêts.
Escobedo et al. (2010) proposent de quantifier les gains escomptés par les effets
indirects de la végétation sur les consommations énergétiques de bâtiments : en plus
d’une séquestration de 4,5 et 3,2 t CO2/ha/an pour Gainesville et Miami-Dade, la
masse de CO2 évitée grâce à l’ombre serait de 0,65 et 0,166 t/ha/an dans ces villes
et la masse de CO2 évitée par l’impact climatique serait de 0,70 et 0,173 t/ha/an (les
différences s’expliquent par la présence de forêt dans la zone associée au cas de
Gainesville).
Au contraire, McHale et al. (2007) mettent en avant le fait que les effets directs posi-
tifs de l’ombre en été sont contrebalancés par les effets négatifs en hiver — l’ombre
apportée induisant de consacrer de l’énergie supplémentaire pour le chauffage.
Toutefois, les effets sur le climat viennent largement, à leur tour, contrebalancer le
bilan, pour générer une forte masse de carbone évitée.
Au final, ces chiffres sont très difficiles à utiliser tellement les facteurs explicatifs
sont nombreux : climat, isolation du bâti, recours à la climatisation, énergie utilisée
et mode de production de cette énergie…
$XWUHVEpQp½FHV
En étudiant l’ensemble des services potentiels que la végétation pourrait rendre
dans les systèmes urbains (Boudes & Colombert, 2012), on peut trouver d’autres
impacts sur l’empreinte carbone. Par exemple, l’étude de MacFarlane (2009) envi-
sage l’utilisation des ressources en bois disponibles dans les villes. La valorisation
de ces ressources permet de prolonger la capture du carbone par les arbres urbains,
de diminuer les coûts financiers et énergétiques associés au traitement des arbres
morts, de promouvoir une filière locale et de réduire ainsi des coûts associés au
transport des matières.
Si la présence de coulées vertes favorise les transports doux, notamment la marche
à pied et le vélo, ou si l’ombrage des parkings par des arbres permet de limiter
l’échauffement des habitacles des véhicules et y réduit donc l’usage de la climati-
sation, on pourrait également trouver là des impacts en termes d’émissions évitées.
Rôle des sols
Le sol est mis en avant dans les publications sur les pelouses : celles-ci, à défaut de
stocker du carbone par elles-mêmes, favorisent sa séquestration dans le sol (Jo &
McPherson, 1995 ; Jo, 2002 ; Bartlett & James, 2011 ; Beesley, 2012 ; Zhou et al.,
2012). De ce fait, quand des surfaces sont imperméabilisées, le stock de carbone (et
d’azote) diminue (Zhou et al., 2012). Qian & Follett (2002) affirment que, de manière
concomitante au processus d’urbanisation, aux États-Unis, une part croissante
des terres est également convertie en gazon : pelouses résidentielles, parcs, zones
commerciales, espaces de loisirs, terrains de golf ou ceintures vertes. Les auteurs
montrent que, dans le cas de pelouses de golfs établies depuis 21 ans en moyenne, la
séquestration de carbone dans le sol est de 1 t/ha/an. Appliqué aux États-Unis dans
leur ensemble, cela permettrait de séquestrer 12 à 15 millions de tonne de carbone
par an dans le sol. À titre de comparaison, Woodbury et al. (2007) estiment que le
territoire contigu des États-Unis (les États compris entre le Mexique et le Canada)
séquestre annuellement entre 149 et 330 millions de tonnes de carbone. Les forêts
(y compris urbaines) contribueraient à 65 % à 91 % de ce puits ; les estimations de
Qian & Follett (2002) conduisent à dire que le sol contribuerait entre 4 % et 9 % à
cette séquestration.
Selon Nowak et al. (2013b), les sols urbains ne sont pas assez pris en compte dans
les travaux sur le carbone. Pourtant, la séquestration de carbone y est estimée à 19
billions de tonnes de carbone aux États-Unis, soit trois fois plus que les arbres en
ville (Pouyat et al., 2006).
La ville verte — Les impacts du végétal en ville
154
Empreinte carbone
155
Une étude de dispositif : les toits végétalisés
Seulement trois articles abordent directement ce dispositif du point de vue de son
empreinte carbone, dont une revue de littérature (Rowe, 2011). Cette dernière
rappelle que les toits végétalisés, comme les autres dispositifs, ont une influence sur
la pollution atmosphérique, la séquestration de carbone, le ruissellement des eaux
mais aussi la réduction du bruit dans les bâtiments et la production vivrière en ville,
puisqu’ils proposent de nouvelles surfaces cultivables.
Getter et al. (2009) ont quantifié le carbone séquestré par quatre espèces de Sedum
dans un substrat épais de 6 cm dans une ville du Michigan, sur une période de
deux ans. Au final, les plantes stockent entre 168 g C m−2 et 107 g C m−2, le subs-
trat contient en moyenne 913 g C m−2 et, au total, la toiture contient 1 188 g C
m−2. Après avoir soustrait les 810 g C m−2 préexistant dans le substrat d’origine,
la séquestration nette de carbone est 378 g C m−2. Cette quantité est en fait très
négligeable comparée à celle nécessaire à la fabrication et la mise en œuvre de la
toiture. Le choix des espèces plantées peut permettre d’améliorer les capacités de
séquestration, mais avant tout c’est donc sur la constitution de la toiture qu’il faut
faire des efforts. L’impact énergétique, été comme hiver, de ces toitures permet
de rééquilibrer le bilan. Se basant sur les calculs de Sailor (2008), qui obtient une
réduction de 2 % de la consommation d’électricité et de 9 à 11 % de celle de gaz
naturel grâce à des toits végétalisés, Getter et al. (2009) montrent qu’un toit de 2 000
m2 permet d’économiser 27,2 à 30,7 GJ d’électricité et 9,5 à 38,6 GJ de gaz naturel.
Cela correspondrait à un potentiel annuel de carbone évité de 637 à 719 g par m2
pour l’électricité et 65 à 266 g par m2 pour le gaz. À ceci, il faudrait ajouter 25 % de
carbone évité grâce à l’impact sur la réduction de l’ICU.
Les émissions de CO2 à travers les cycles de vie de la
végétation et son entretien
En abordant les émissions de carbone associées à la végétation urbaine, on revient
au cœur du sujet sur l’empreinte carbone. Les études abordent peu cet aspect
mais elles reconnaissent assez souvent, en conclusion, qu’il faudrait davantage s’y
intéresser. Par contre, lorsque les émissions et la gestion sont abordées, les études
prennent toujours en compte la capture de carbone. Ainsi, pour mesurer les effets
associés à la gestion des arbres urbains, Nowak et al. (2002) partent des éléments
suivants : le carbone capturé et l’énergie conservée par les arbres est la somme du
carbone stocké par les arbres et du carbone évité par les effets indirects, moins les
émissions liées à la gestion des arbres et à leur décomposition.
La gestion d’un parc de golf
Bartlett & James (2011) illustrent une analyse de la gestion des terrains de golf par
le schéma donné figure 7.2.
Figure 7.2. Capture et émissions de carbone par un parc de golf. Source : d’après Bartlett & James (2011),
avec la permission d’Elsevier.
Ils distinguent la séquestration de carbone, désignée par des S (SARBRES, SAUTRE
et SPELOUSE), des émissions, désignées par des E. Le flux de CO2 issu de l’entre-
tien est la somme des émissions directes et indirectes (fabrication, transport) de
l’application des produits chimiques (EC), des engrais (EE), de l’irrigation (EI), de
la tonte (ET), de l’aération mécanique du sol (EA) et de sa respiration (ER), en Mg
de CO2 par hectare par an.
Ils concluent que le terrain de golf en lui-même est neutre en carbone : son empreinte
serait de 0 (± 0,2) Mg équivalent CO2 par hectare et par an. Par contre, à l’échelle
du parc de golf, c’est-à-dire en incluant les autres surfaces (bois, arbres isolées, prai-
ries), il y a capture de carbone : 4,3 (± 0,9) Mg d’équivalent CO2 sont séquestrés
par hectare et par an. Ils concluent ainsi que « si l’objectif est un bilan de CO2
équilibré à zéro pour la gestion intensive de la pelouse fine, alors la conception du
parcours devrait garantir une surface suffisante de zones de non-jeu afin d’au moins
compenser les émissions ».
Prise en compte de la décomposition des arbres morts
Nowak et al. (2002) prennent en compte les effets de la décomposition des arbres
sur leur bilan carbone. Le point fort de leur étude est de montrer que le traitement
des arbres morts dans les décharges permet de maintenir un bilan positif de séques-
tration carbone. Selon les auteurs, ce n’est pas tant l’entretien des arbres qui génère
des émissions que le relargage du carbone à leur mort. Ils expliquent que malgré
l’effet négatif de leur décomposition — car les décharges ont une surface limitée et
les déchets verts y sont souvent interdits — le bilan peut-être positif si l’on prend en
compte également l’impact des arbres urbains sur les économies d’énergie.
C’est tout l’intérêt de l’équation qu’ils proposent :
Nc=Sc+Ac–Em–Ed
La ville verte — Les impacts du végétal en ville Estimation des dégâts de tempête : l’œil, l’avion et le satellite
156 157
Le bilan Nc (net cumulative carbone) est égal à la séquestration Sc plus les émissions
évitées Ac (avoided carbon) moins les émissions liées à la maintenance (Em) et à la
décomposition (Ed).
Prise en compte de l’entretien et du cycle de vie des espaces
verts
Les travaux menés par Jo & McPherson (1995) ont permis de mesurer les émis-
sions liées à l’entretien d’espaces verts résidentiels, en interrogeant directement les
propriétaires. Leur analyse prend en compte la génération de carbone par l’élagage
des arbres, la tonte, mais aussi la collecte ou la décomposition des matières.
Deux zones résidentielles ont été ciblées. Les analyses montrent qu’en plus du
carbone déjà stocké (entre 26,15 et 23,20 kg par m2), la masse de carbone séquestrée
annuellement est de 1,15 et 0,92 kg/m2, la masse des émissions est de 0,66 et 0,60 kg/
m2, le bilan étant une séquestration nette de 0,49 et 0,32 kg/m2.
De leur côté, Strohbach et al. (2012) avaient pour objectif de mesurer toutes les
sources et les puits de carbone durant le cycle de vie d’un espace vert urbain — à
l’exclusion toutefois des sources ayant a priori un impact mineur et des émissions
liées à la préparation du terrain (démolition). L’intérêt de ce travail est la prise en
compte de la construction de l’espace vert, notamment du transport et de la planta-
tion des arbres — en plus de l’entretien.
Ils ont ainsi pris en compte : le transport des arbres, l’excavation et l’évacuation des
terres, les coûts associés aux effectifs humains, la production et la livraison, et la
destruction programmée des piquets de soutien des arbres. Plusieurs scénarios sont
proposés, qui rendent compte des émissions de tonnes de CO2 par hectare : entre
2,71 et 4,85 t. Ils ont par ailleurs comptabilisé les émissions associées à l’entretien
des arbres et des surfaces enherbées. L’ensemble de leurs résultats est repris dans la
figure 7.3.
Les émissions provenant de la construction sont d’abord compensées par le carbone
stocké dans des piquets de bois. Celui-ci est libéré après leur élimination à la troi-
sième année. Après environ 5 ans de croissance des arbres, l’empreinte carbone
devient positive. Après 20 ans, les arbres sont éclaircis, d’où la cassure de la ligne.
La croissance des arbres est modélisée d’après une gamme de taux de croissance.
Les lignes pointillées montrent la séquestration avec un doublement puis une multi-
plication par 8 du taux de mortalité des arbres. Il apparaît clairement que la masse
de carbone stockée est influencée par l’élagage (ici, après 20 ans) et par le taux de
mortalité (les taux de mortalité de 0,5 et 1 % par an, sont faibles).
Figure 7.3. Séquestration de carbone par un projet d’espace vert à Leipzig (Allemagne) sur 50 ans.
Source : d’après Strohbach et al. (2012), avec la permission d’Elsevier
Les premières années, l’espace vert génère une masse d’émission supérieure à ce
qu’il peut immédiatement stocker. Cela fait écho aux travaux de Getter et al. (2009)
indiquant qu’un toit végétalisé devient un puits de carbone au bout de 9 ans, incluant
les émissions associées à la construction du toit. De plus, et comme Nowak & Crane
(2002) avant eux, Strohbach et al. (2012) insistent sur la nécessité de maintenir les
arbres en vie afin de favoriser la capture de carbone en minimisant les émissions. Ils
recommandent, dans ce sens, de choisir des espèces appropriées pour cet objectif.
Limites
Dans l’ensemble, les études soulignent les limites de leurs approches : elles visent
à préciser un élément du lien entre carbone et végétation urbaine, le plus souvent
le stockage et la séquestration par les arbres, à l’exception des autres. Mais de
nombreux autres éléments sont évoqués par les articles, qu’ils concernent la capture
ou les émissions de carbone, dont :
− la prise en compte des émissions des bâtiments associées à l’entretien des parcs
et de la végétation urbaine en général ;
− la prise en compte des intrants utilisés dans la culture des espaces privés, et des
émissions de composés organiques volatiles d’origine biogénique (Predotova et al.,
2010) ;
La ville verte — Les impacts du végétal en ville
158
Empreinte carbone
159
− l’impact de la valorisation du bois issu des forêts urbaines, et notamment les
émissions évitées pour le transport de cette matière première (MacFarlane, 2009) ;
− l’impact des émissions associées à la gestion, au traitement des déchets verts
et de leur décomposition, mais aussi aux effets d’évènements climatiques rares
(tempêtes) qui peuvent influencer fortement le taux de mortalité des arbres (Esco-
bedo et al., 2010) ;
− l’importance de mener des études sur le cycle de vie, du type de celle de Stro-
hbach et al. (2012) qui prennent en compte les activités de gestion, dont l’élagage,
l’enlèvement, l’irrigation, la fertilisation et les transports associés (Zhao et al., 2010);
− la nécessité de favoriser la survie des arbres plantés afin qu’ils puissent pleine-
ment compenser les émissions induites par ces plantations (Nowak, 1993 ; Akbari,
2002) ;
− d’autres éléments d’ordre plus général, comme les émissions associées au loisir,
l’accès à des espaces verts qui peut être générateur d’émissions de carbone, notam-
ment via le transport. Bartlett & James (2011) insistent sur le tourisme interna-
tional lié à la pratique du golf, qui impacterait très certainement les résultats de leur
analyse. Une réflexion sur l’accès aux espaces verts visant à favoriser la proximité ou
le choix de transports doux peut être menée ;
− la réduction des transports et des émissions associées au profit de l’emploi de
ceintures vertes favorisant des modes de déplacement neutres (Strohbach et al.,
2012) ;
− la contribution du sol dans les flux de carbone en ville, et l’interaction entre le
sol et la végétation ;
− enfin, comme les principales zones étudiées sont des pays du Nord, on doit
soulever les problèmes que pourrait poser l’irrigation des espaces dans des zones où
les ressources en eau seraient moindres.
Conclusion
La végétation urbaine est un puits de carbone : elle induit certes des émissions non
négligeables, mais sa capacité à capturer le carbone est bien supérieure. L’empreinte
carbone du végétal en ville est donc négative et permet de compenser une partie des
émissions anthropogéniques.
Les travaux analysés ici s’intéressent majoritairement aux arbres. Ils laissent penser
que ce sont eux, bien plus que les autres dispositifs, qui jouent ce rôle de puits. Les
principaux facteurs influençant la masse totale de carbone capturée sont : le nombre
d’arbres et la couverture arborée, l’âge et la santé de ces arbres, leur taux de morta-
lité, les espèces, mais encore l’interaction avec le sol et la disposition de ces arbres
par rapport aux bâtiments. Il faut prendre en compte la capture directe de carbone
et le carbone évité par les effets indirects des arbres, dont l’ombrage du bâti et la
mitigation climatique.
Les sources de carbone associées à la végétation proviennent principalement de la
décomposition des végétaux, de la préparation des sols, du transport et de la plan-
tation, de l’entretien, de l’irrigation et de la fertilisation. Ce sont surtout les strates
herbacées et buissonnantes qui demandent davantage d’entretien, dont la tonte et
la taille — le traitement des feuilles mortes des arbres n’étant pas abordé dans les
publications.
À partir de ces travaux, une formule récapitulative serait :
Empreinte carbone =
− Capture de carbone (nombre d’arbres, couverture arborée, maturité et santé
des arbres, taux de mortalité, espèces)
− – Émissions de carbone (décomposition, préparation des sols, transport, plan-
tation, entretien [élagage et tonte], irrigation, fertilisation)
− + Émissions de carbone évitées (chauffage, climatisation, transport, ombrage
et mitigation).
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− l'impact des émissions associées à la gestion, au traitement des déchets verts et de leur décomposition, mais aussi aux effets d'évènements climatiques rares (tempêtes) qui peuvent influencer fortement le taux de mortalité des arbres
  • Escobedo
− l'impact des émissions associées à la gestion, au traitement des déchets verts et de leur décomposition, mais aussi aux effets d'évènements climatiques rares (tempêtes) qui peuvent influencer fortement le taux de mortalité des arbres (Escobedo et al., 2010) ;
− l'importance de mener des études sur le cycle de vie, du type de celle de Strohbach et al. (2012) qui prennent en compte les activités de gestion, dont l'élagage, l'enlèvement, l'irrigation, la fertilisation et les transports associés
  • Zhao
− l'importance de mener des études sur le cycle de vie, du type de celle de Strohbach et al. (2012) qui prennent en compte les activités de gestion, dont l'élagage, l'enlèvement, l'irrigation, la fertilisation et les transports associés (Zhao et al., 2010);
− la réduction des transports et des émissions associées au profit de l'emploi de ceintures vertes favorisant des modes de déplacement neutres
  • Strohbach
− la réduction des transports et des émissions associées au profit de l'emploi de ceintures vertes favorisant des modes de déplacement neutres (Strohbach et al., 2012) ;