Plongée dans les données : cartographie thermique de la ville de New York et justice environnementale

Plongée dans les données : cartographie thermique de la ville de New York et justice environnementale

Plongées de données

Plongées de données sont des conversations avec des chercheurs de la Columbia Climate School pour en savoir plus sur leur travail et explorer des sujets d’actualité à travers le prisme de la science des données et de la visualisation.

Les scientifiques

Dr Liv YoonLiv YounLa recherche de est à l’intersection du changement climatique, des inégalités sociales et de la santé, avec un accent sur le travail d’engagement communautaire. En tant que spécialiste des sciences sociales et chercheuse postdoctorale à la Columbia Climate School, elle aborde le changement climatique comme une crise sociopolitique. Ses recherches portent sur la prise du changement climatique comme une opportunité de remettre en question le statu quo et de promouvoir des changements structurels qui atténuent les inégalités sociales qui à la fois conduisent à la crise climatique et sont exacerbées par celle-ci.


Joey Williams CAPA Stratégiesjoey-williams dirige les opérations du programme CAPA Heat Watch, qui fournit des descriptions haute résolution de la chaleur urbaine basées sur une campagne coordonnée de collecte de données. Il combine ses compétences en conception de processus en tant qu’ancien ingénieur avec sa passion pour la santé humaine et environnementale pour aider l’équipe CAPA à faire progresser les efforts de résilience climatique dans les villes des États-Unis et du monde. Il a obtenu sa maîtrise en planification urbaine et régionale à l’université d’État de Portland, où il a été assistant de recherche diplômé au sein du laboratoire de recherche Sustaining Urban Places. Pendant son temps libre, il aime faire de la randonnée, courir, cuisiner de nouvelles recettes et dessiner.

Le projet

Le projet de cartographie thermique de la ville de New York fait partie d’une initiative nationale. L’équipe de Williams a produit les données de la carte thermique présentées dans la carte ci-dessous à l’aide de données collectées par des scientifiques citoyens ; Yoon est le chercheur principal de l’initiative de la ville de New York. Dans l’interview suivante, ils discutent de la façon dont la carte thermique a été créée et de ce qu’elle peut nous dire sur le racisme historique et les inégalités sociales actuelles.

Les données

Carte thermique, nord de Manhattan et sud du Bronx, après-midi, 24/07/2021

Après-midi, 24 juillet 2021. Les tons bleus indiquent des températures plus fraîches que la moyenne, les teintes rouges plus chaudes. Données de chaleur : stratégies CAPA [view data and final report]. Fond de carte : Esri, HERE, Garmin, Intermap, incrément P Corp., GEBCO, USGS, FAO, NPS, NRCAN, GeoBase, IGN, Kadaster NL, Ordnance Survey, Esri Japon, METI, Esri Chine (Hong Kong), (c) Les contributeurs d’OpenStreetMap et la communauté des utilisateurs SIG

La plongée

Comment ce projet de recherche a-t-il été structuré et quelles données ont été recueillies ? Comment ces données brutes ont-elles été préparées pour une analyse plus approfondie ?

joey-williams: Les scientifiques de la communauté recueillent des lectures de la température de l’air et de l’humidité relative à l’aide de capteurs simples à utiliser [pdf] qui se fixent rapidement sur les véhicules de tourisme et les vélos. Les capteurs prennent automatiquement des mesures toutes les secondes, ce qui représente des milliers de points de données collectés par les membres de la communauté au cours d’une traversée d’une heure. Les capteurs enregistrent également la latitude, la longitude, l’heure et la vitesse, permettant aux scientifiques des données de CAPA d’identifier l’emplacement de chaque mesure ainsi que des métadonnées importantes qui aident à filtrer les valeurs aberrantes et autres anomalies de l’ensemble de données brutes. Les notes de terrain recueillies par nos scientifiques communautaires aident à valider les données et à identifier toute interruption de l’expérience, comme les intempéries.

Mesures de cartographie thermique de l'après-midi dans le sud du Bronx

Mesures de cartographie thermique de l’après-midi dans le sud du Bronx. Les nuances rouges indiquent des températures supérieures à la moyenne.

Comment exploitez-vous l’imagerie satellite haute résolution pour décrire l’utilisation des terres environnantes et la couverture terrestre de chaque point de données ? Comment ces données sont-elles utilisées pour informer la carte thermique finale ?

joey-williams: Afin de modéliser la chaleur ambiante sur l’ensemble d’une zone d’étude, la méthode CAPA s’appuie sur la relation entre la température de l’air et les propriétés thermiques de l’environnement urbain. Par exemple, des matériaux comme l’asphalte et le béton ont tendance à absorber et à retenir la chaleur, tandis que les zones ombragées atténuent la température de l’air. L’imagerie satellitaire collectée à partir de la constellation de satellites Sentinel-2 aide à décrire le terrain existant et ses propriétés matérielles sur plusieurs longueurs d’onde spectrales, ou bandes, dans des cellules carrées de 10 x 10 mètres. Cet ensemble de variables terrestres est ensuite combiné avec les milliers de mesures ambiantes recueillies par les scientifiques de la communauté pour informer un modèle d’apprentissage automatique qui fait des prédictions de chaleur dans toute la zone d’étude.

En quoi l’approche de CAPA en matière de cartographie thermique urbaine diffère-t-elle des autres techniques ?

joey-williams: L’approche de CAPA pour cartographier la chaleur urbaine est unique à plusieurs égards. Premièrement, cette approche fournit des descriptions de la chaleur que nous ressentons au niveau humain, soit à environ un à deux mètres au-dessus du sol. L’approche la plus typique de la cartographie de la chaleur urbaine utilise des satellites pour mesurer directement la température des surfaces, connue sous le nom de température de surface terrestre ou LST. Deuxièmement, la haute résolution des cartes de CAPA permet une approche plus fine pour comprendre la distribution de la chaleur d’un bloc à l’autre, tandis que les méthodes LST typiques fournissent des descriptions plus grossières, comme à l’échelle du quartier. Enfin, le programme de cartographie thermique de CAPA, Heat Watch, engage les membres de la communauté locale et les parties prenantes dans un processus de co-création, ajoutant un degré utile de «légitimité civique» aux données et aux modèles. Grâce au processus de campagne, les membres de la communauté sont en mesure de mieux comprendre le risque climatique auquel leur région est confrontée et ce qu’ils peuvent faire pour y remédier.

En tant que spécialiste des sciences sociales, qu’est-ce qui vous vient à l’esprit lorsque vous regardez la carte thermique finale ? Quelles histoires, passées ou présentes, raconte-t-il ?

Liv Youn: Ma première réaction en voyant les cartes résultantes a été que je n’étais pas surpris. Les données ont confirmé des recherches antérieures et des images satellite qui montraient que le nord de Manhattan et le sud du Bronx sont plus chauds que d’autres zones plus riches de notre zone géographique d’étude. Mais j’ai aussi vu des héritages du passé dans la répartition de la chaleur et les disparités associées. Par exemple, l’image ci-dessous montre notre carte thermique superposée sur une carte historique de redlining dans le nord de Manhattan. La carte de redlining de 1938 est une «carte de sécurité résidentielle» de la Home Owners ‘Loan Corporation où les zones jugées «à haut risque» sont indiquées en rouge. Il s’agissait essentiellement de quartiers noirs, auxquels on refusait des crédits hypothécaires et des fonds de développement. À ce jour, ces zones autrefois délimitées en rouge restent marginalisées selon des critères de race et de classe, et mal desservies en ressources, y compris les espaces verts.

Composite : Redlining et Heat Maps, nord de Manhattan

Utilisez le curseur pour régler l’opacité de la carte thermique. La carte thermique a été modifiée pour se superposer à la carte de redlining historique – les zones sont approximatives. Redlining Map : Cartographier les inégalités

que a été surprenant était que certaines parties de l’Upper East Side étaient tout aussi chaudes sinon plus chaudes que les zones moins riches du nord de Manhattan. Mais il est important de se rappeler que les populations des zones à revenu élevé sont plus susceptibles d’avoir de meilleurs tampons contre la chaleur extrême, comme la climatisation, le travail à l’intérieur dans des bureaux climatisés et l’accès à des soins de santé constants et de bonne qualité.

Comment les données de la carte thermique peuvent-elles être étendues ou combinées avec d’autres informations pour produire de nouvelles informations ? Quelles questions reste-t-il à se poser ?

Liv Youn: L’objectif de notre projet était d’aller au-delà du simple fait de montrer quelles parties de la ville étaient les plus chaudes en présentant les données de chaleur avec d’autres cartes qui dépeignent les inégalités sociales. Nous voulons faire le lien entre la chaleur accablante, les inégalités sociales et la santé, le tout dans le contexte plus large du changement climatique en tant que multiplicateur de menaces. Considérez, par exemple, le chevauchement avec la carte ci-dessous qui montre le revenu médian des ménages dans la ville.

Carte : Revenu médian des ménages, 2017

Carte : Revenu médian des ménages, 2017. Source : Social Explorer

Ce n’est pas un hasard si les quartiers les plus chauds de la ville ont aussi des revenus plus faibles. Encore une fois, cela indique que les résidents de ces zones sont moins susceptibles d’avoir des tampons contre la chaleur accablante et les risques sanitaires associés, tels qu’une climatisation adéquate et des soins de santé de bonne qualité.

Ces régions présentent également des taux plus élevés de maladies chroniques telles que l’hypertension et le diabète, qui augmentent le risque de développer une maladie liée à la chaleur.

Carte : Moyenne annuelle des hospitalisations liées au stress dû à la chaleur sur 5 ans, taux ajusté en fonction de l’âge

Données : Portail de données sur l’environnement et la santé de NYC

Il est important de se rappeler que les résidents de ces zones ne sont pas «biologiquement câblés» pour être plus sensibles à ces maladies. Au contraire, comme pour de nombreux problèmes de santé, des déterminants sociaux et environnementaux sont en jeu ici. Par exemple, une nourriture et des soins de santé de moindre qualité, et l’effet d’altération (l’idée que le stress se manifeste physiologiquement, les populations défavorisées subissant cet effet de manière plus aiguë) sont quelques-uns des déterminants sociaux qui pourraient conduire à de tels chevauchements.

L’impact de la chaleur extrême est également exacerbé par la mauvaise qualité de l’air – un autre problème environnemental souvent rencontré dans les communautés à faible revenu. La mauvaise qualité de l’air est un problème chronique dans le sud du Bronx, et en particulier dans la région de Mott Haven-Port Morris, connue sous le nom de « Asthma Alley » en raison de l’un des taux d’asthme infantile les plus élevés du pays.

Carte : Visites aux urgences pour l’asthme, enfants de 5 à 17 ans

Carte : Visites aux urgences pour l'asthme, enfants de 5 à 17 ans)

Taux annuel estimé (pour 10 000 habitants), 2018. Source : NYC Environment & Health Data Portal

Les industries polluantes, le trafic élevé et le manque d’espaces verts contribuent tous à la mauvaise qualité de l’air dans cette région. La chaleur élevée, le smog et la mauvaise qualité de l’air aggravent le risque de poussées d’asthme.

Nous pouvons également voir que ces zones plus chaudes et à faible revenu ont également moins d’espaces verts.

Carte : Pourcentage de couverture de la canopée des arbres

Données : Portail de données sur l’environnement et la santé de NYC

La pandémie de COVID-19 a mis en lumière les problèmes complexes et en cascade associés au manque d’espaces verts. Au début de la pandémie, il a été conseillé au public de chercher refuge contre le virus à l’extérieur et de maintenir une bonne santé physique et mentale. Mais les espaces verts sains n’étaient pas une option pour beaucoup dans la région de Mott Haven-Port Morris, où le plein air n’est que de l’industrie, des installations de transfert de déchets et des autoroutes. De tels conseils sont encore moins utiles lorsque les effets de la chaleur accablante s’ajoutent à la liste.

Une question qui demeure est la nature de l’extrême à l’intérieur Chauffer. Par exemple, les résidents de ces zones nous ont dit que leurs maisons retiennent la chaleur de la journée, de sorte qu’ils ne sont pas soulagés même la nuit lorsque l’air extérieur se refroidit. Cela peut entraîner un sommeil de mauvaise qualité et de la fatigue, ce qui a un impact sur la santé et le bien-être en général. Alors que le chauffage intérieur dépassait la portée de notre projet, des organisations comme WEACT ont travaillé avec des membres de la communauté sur cette question.

Comment ces données peuvent-elles être exploitées pour produire des changements significatifs dans les communautés ? Quelles sont les prochaines étapes?

Liv Youn: Vous trouverez ci-dessous quelques initiatives de projet issues de la consultation avec South Bronx Unite :

  1. Nous produisons une carte d’histoire en ligne qui relie les points entre la chaleur extrême, les inégalités sociales et la santé – le tout dans le contexte de l’augmentation des populations urbaines et du changement climatique en tant que multiplicateur de menaces. Nous prévoyons également d’inclure des cartes de divers indices sociaux tels que des données démographiques, des données sur les disparités en matière de santé et d’autres déterminants socio-environnementaux pertinents pour explorer les chevauchements et les connexions. Notre objectif est que tout soit terminé avant les canicules de cet été.
  2. Christian Braneon, co-chercheur sur ce projet, et moi-même sommes tous deux membres du New York City Panel on Climate Change (Christian est coprésident). Le groupe travaille sur sa quatrième évaluation, de sorte que ces données granulaires récentes seront configurées dans le rapport.
  3. En collaboration avec le Département de la santé et de l’hygiène mentale de NYC, nous espérons que nos données pourront contribuer à renforcer les efforts de la ville pour lutter contre les disparités liées à la chaleur. Par exemple, nos données granulaires rue par rue peuvent aider la ville à localiser des centres de refroidissement supplémentaires ou des espaces verts dans les zones les plus touchées, et des programmes tels que l’attribution de la climatisation gratuite aux communautés touchées de manière disproportionnée.
  4. South Bronx Unite a plaidé pour plus d’espaces verts et bleus dans leur quartier. Ils prévoient d’utiliser ces données récentes pour aider à pousser leurs efforts.

En savoir plus sur l’étude : Une étude cartographie les îlots de chaleur urbains en mettant l’accent sur la justice environnementale

En savoir plus sur la méthodologie de cartographie thermique de CAPA : Intégration des mesures par satellite et au sol pour prédire les emplacements de chaleur urbaine extrême

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