Understanding urban metabolism

Towards new urban governance modes: understanding urban metabolism to anticipate changes

Since the end of the last ice age, 10,000 years ago, we have lived in a geological period known as the Holocene Epoch. It is mainly characterized by significant climatic change, a warm period followed by strong human demographic growth, leading to some agricultural transition, and then sedentarisation. Mastering materials, fire, stone but also art, was a mean for men to assert their permanent presence in restricted areas. From the cross on the floor of theGorham’s Cavein Gibraltar, scratched 39 000 years ago and used to mark some living space, to nowadays, processes of land use by humans are associated with its own transformative activity. Nobel Prize winner Paul Jacob Krüzen and the biologist Eugene Storemer proposed in 2000 to give another name to our epoch and call it the Anthropocene Epoch, to highlight the role that humans play in the transformation of their own environment. Man’s conquest of his own sedentary space led to many  socio-territorial expressions, all related to conquests, confrontations, wars, in order to procure him with more resources, more means, to consolidate his power. It took 40,000 years to mankind to grow up to 3 billion people settled over the 5 continents, living under all climates and latitudes, on defined areas. But, in the twentieth century, it only took 50 years for humans to double their presence, and to essentially become an urban mankind.  Thus, cities, many of them being millennial cities, outlived kingdoms, empires, nations, states, as well as wars, crises and all kinds of events. Intrinsically, the city is probably more durable than any other socio-territorial structure. It is a strong landmark and it represents the major foundation of people expression in the face of yesterday, today and tomorrow challenges.

Vers des nouvelles gouvernances urbaines : comprendre le métabolisme urbain, pour anticiper les mutations

Nous vivons depuis la fin de la dernière glaciation, il y a 10 000 ans, dans un période géologique appelée l’Holocène. Sa caractéristique principale a été un changement climatique important, une période chaude, suivie d’un fort accroissement démographique humain, donnant lieu à une transition agricole, puis la sédentarisation. La maitrise par l’homme des matériaux, le feu, la pierre, mais aussi l’art, se traduit par affirmer sa présence permanente dans des surfaces restreintes. De la croix sur un mur de la grotte de Gorham à Gibraltar, marquée il y a 39 000 ans et servant à délimiter un espace d’habitation, à aujourd’hui, les processus d’occupation du sol par les humains sont associés à sa propre activité transformatrice. Le prix Nobel Paul Jacob Kruzen a proposé en 2000 avec le biologiste Eugène Storemer, une autre appellation à notre ère, l’Anthropocène, pour souligner le rôle que l’homme joue dans la transformation de son propre environnement. La conquête par l’homme de son espace sédentarisé a donné lieu à des nombreuses expressions socio – territoriales, toutes liées à des conquêtes, confrontations, guerres, dans l’objectif de se procurer plus des ressources, plus des moyens, pour conforter sa puissance. L’humanité a mis ainsi 40 000 ans pour devenir 3 milliards d’individus occupant les 5 continents, vivant sous tous les climats et latitudes, sur des surfaces délimitées. Mais cette même humanité, au XXème siècle, a mis uniquement 50 ans pour multiplier par deux sa présence, devenant, essentiellement un homme urbain.  Ainsi, les villes, millénaires pour beaucoup d’entre elles, ont survécu aux royaumes, aux empires, aux nations, aux états et aussi aux guerres, aux crises et à toute sorte d’événements. La ville, de manière intrinsèque, est sans aucun doute plus durable que tout autre structure socio-territoriale. Elle est un repère solide et constitue le socle majeur de l’expression des habitants face aux défis d’hier, d’aujourd’hui et de demain.

The industrial revolution in the nineteenth century, the consolidation of nation-states during the first half of the twentieth century, the emergence of digital revolution in the twenty-first century, and state governance crises that seem to follow one another go hand in hand with the development of the world’s urbanisation and its global megalopolisation. New temporality is now part of people lives and this emergence has become irreversible across the planet. Even in large areas and low density, we observe this phenomenon of urbanization as the aggregate expression of men, a marker of their existence. It sets the pace for all men activities: building becomes vertical, tertiary sector takes over the economy, city centres are gentrified,  infrastructures now link what were once separate cities, a new distribution occurs in these consolidated urban areas. This urban process is spreading and is leading to the birth of modern city phenomenon, also described as “urban cone zone”, “metropolitan”, “megalopolitan” or “hyper-regional” according to the scale we use to study them. Exponential change in such a short space of time, with a production model – consumption geared towards men – has generated 4 great new markers of companion risks: threatened environment, strong social stratification, hazardous segregation space, loss of cultural identity.

The city which wins goes hand in hand with the city which loses, in an intertwined urban dialectic. A wealthy city is also developing as a social anxiety-inducing city; a city shining with its heritage is also a city plagued with major incivility; a business city is also the city where poverty is prosperous. Here, there or elsewhere. New York and Queens, Shanghai between the Pudong and its nearby streets, Tokyo and all those people who handle three different jobs in a day. In France, income disparities are the strongest in city centres, as reported by the French Observatory of inequalities in its 2017 Report. There, great wealth of a few favoured districts coexists with extreme poverty. The French National Institute for Statistics and Economic Research (INSEE) already draw some attention to this situation in 2015: “Overall, 77% of the poor population lives in 230 major urban areas of metropolitan France, 65% in large urban poles and 20% in the urban area of Paris … In urban areas, median living standards are overall a bit higher in urban rings than urban poles. In large urban poles, they are almost always higher in the suburbs than in the city centres. The exception is a dozen of large urban areas, including Paris and Lyon, where a lot of very affluent households live in the centre city.”Indeed, it would be wrong to stick to a binary vision who would oppose rich central areas and poor peripheral territories.

The World Bank study conducted in 2008 “Rethinking economic geography” on the phenomenon of urbanization, had introduced a major concept, the city as a “catalyst for development and progress“, to take a positive outlook toward urban densification and inequality. Production is concentrated in large cities, dynamic provinces and rich countries. Half of the world production comes from 1.5% of the land on the planet. Cairo produces more than half of Egypt GDP, using barely 0.5% of its territory. Three states in the south and the centre of Brazil represent 15% of the area of the country, but more than half of the national production. And as for North America, the European Union and Japan — which generally represent less than a billion people — their main urban centres account for three quarters of the world’s wealth.

But the economic concentration, which has become predominantly urban, also signs the exclusion of part of the population. A “catalyst” city is a city striving to provide opportunities for all. This is the paradox of “catalyst” city. The more the city develops its socioeconomic metabolism, the more its attractiveness attracts candidates who wish to take part.

It is impossible to understand the evolution of an economic power such as China, without understanding the phenomenon of the emergence of the following 3 major hyper-urban pole catalysts, each carrying higher gross domestic product than may countries of the United Nations:  the North Pole with the axis of Beijing-Harbin, the Yangze Delta Pole with Shanghai, Nimbo, Hangzhou and 150 other cities, and the Pearl River Delta Pole with the axis of Macao-Hong Kong. Let’s consider the latter, with a combined population of 66 million inhabitants. Today it is the largest urban region in the world. This hyper-region was urbanized in recent years, becoming the fastest urban growth of humanity. Like the other two poles, it is actually a mesh network of cities, ports and special economic areas. The mass migration of millions of Chinese people, who came to settle down, goes hand in hand with the growth and the track record of this urban area. Administrative decentralisation of the delta hyper-region has been supported by development based on small towns and villages which converted industrial inheritance from people’s communes axing them towards national and international market needs, thus becoming the most powerful and the largest polynuclear region. Its economic strength lies in a paradoxical structural breakup. In 2015, the area GDP was ranking it in the 39th position, amongst the richest nations of the world


We tend to think that this hyper-urban process only happens far away from our geographical areas.

Let’s consider, at a few hours from Paris, the Randstad(“ring conurbation”) which exists, although no institutional centralization between Amsterdam, Rotterdam, The Hague and Utrecht has been organised. It alone accounts for around 7.5 million people, i.e., about two-fifths of the population of the Netherlands. It is indeed one of the largest urban areas in Europe. Linking through this mesh network, the largest port in Europe, Rotterdam, Europe’s 3rd airport, Amsterdam – Schipol, with networked cities and bearing a heart little populated in its geographical centre, the Green Heart (Groene Hart), this conurbation is the 4thurban economic zone of the European Union after Paris, London, and Milan. The Green Heart is part of this urban area specificity.  Indeed, the Randstad is an urban area that is closely related to the preservation of nature with its Green Heart, making it a living life-size laboratory. It is a National interest-listed scenery and it represents a major environmental heritage with the preservation of peatlands, the reconciliation of efficient agriculture and intense recreational use, the development of green corridors and a blue-green frame in this “great city garden”.

Again, very close to us, the urban area of Milan remains a very interesting study case. At a time when Italian political situation is getting complex and declining, urban life in this Northern Italy capital is an example of dynamic socio-territorial metabolism

The Universal Exposition 2015 was the high point of an urban renewal process conducted for ten years over an area. First 42 palm trees, then banana trees were planted on the square of the famous Duomo Cathedral of Milan, making Italians laugh. Under the banner “Daring Milan“, the Mayor of Milan has carried on this action, drawing on its DNA, to raise a city with metropolitan mentality, which is versatile, attractive, cultural, academic, industrious, creative, welcoming and able to adapt to changes. Now the location of major corporate headquarters, capital of fashion, design, and publishing companies, hosting the powerful Bocconi University, and featuring important artistic venues such as the Scala, Milan becomes a major urban pole in Europe, an exemplary model contrasting with the endemic crisis of Italian governance. The first two urban forest buildings, bearers of a new urban ecology, the “Bosco Verticale”, were erected in 2014. When Italy is stumbling into an identity crisis, Milan remains opened to Europe. An effective transport system exists in the region where the second motorway in the world was built. Capital of the Region of Lombardy, with its 1.3 million inhabitants, Milan is the centre of the 4th European urban basin, with 7.1 million people. The city has one of the largest networks of trams in Western Europe, with 115 km of infrastructure and 18 lines. Prize of the international Forum of transport, through its system, diesel will be forbidden as from 2019.  In the city centre, in 2012, the “C Area’ has reinforced control of access with the extension the city toll “Eco Pass”, created in 1998. His success is such that the municipality plans to extend it. Control is provided to each of the 43 points of entry into the “C Area’, via a video surveillance system that scans license plates of all vehicles passing through the city and compare them with a database of people who have paid the duty .

Here are some examples of why, at a time when reflecting on metropolitan governance, it is important to think differently and not consider the situation in a static, institutional, vertical, partitioning way. It is crucial to create new relevant forms of  social, political, economic, and ecological management of these territorial entities that need to be built and which will be so complex and heterogeneous, and sometimes even contradictory.

To use my colleague  Pr. Jérôme Monnet’ proposal, it is also essential to invent some “megapolitics”, which we refer to in our respective work, as “politics which offer each urban agglomeration to be represented as a whole while offering representation to each of its components, either geographical (neighbourhoods and other levels of urban life organisation) or socio-cultural (different groups – origins, generations, etc. – which give life to its cosmopolitan reality). This is the only ways that will help imagining that megacities will be responsibly managed as social and physical environments which will harbour favourable conditions for creativity and social integration.” We thus need to imagine an urban life with a governance reflecting also the complexity of today’s world, organised as a mesh network, because “in a country where local democracy is practised, quality governance of a territory depends less on the chosen institutional organisation than the ability of political, economic, social or association leaders to work together to implement a common urban strategy.”

La révolution industrielle au XIXème siècle, la consolidation des États – Nations à la première moitié du XXème, l’émergence de la révolution numérique au XXIème siècle, et les crises des gouvernances étatiques qui se succèdent vont de pair avec le développement de la urbanisation du monde et sa mégalopolisation planétaire. Une nouvelle temporalité a vu le jour dans la vie des hommes et cette émergence est devenue irréversible à l’échelle de la planète. Même dans des grands espaces et à faible densité, nous constatons ce phénomène d’urbanisation, comme expression agrégative des hommes, marqueur de son existence. Il vient cadencer l’ensemble de ses activités : le bâti se verticalise, l’économie devient tertiaire, le centre – ville se gentrifie, des infrastructures relient ce qui était autrefois des villes séparées, une nouvelle redistribution se produit dans ces espaces urbains consolidés. Ce processus urbain se généralise et produit la naissance du phénomène de la ville moderne, dite « conurbaine », « métropolitaine », « mégalopolitaine » ou « hyper régionale » selon l’échelle que nous utilisons pour les étudier. Le changement exponentiel en un si court espace de temps, avec un modèle de production – consommation tournée vers l’homme, a généré 4 grands nouveaux marques de risques accompagnateurs : un environnement menacé, une stratification sociale forte, une ségrégation spatiale dangereuse, une perte d’identité culturelle.

La ville qui gagne, va de pair avec la ville qui perd, dans une dialectique urbaine indissociable. La richesse de la ville s’accompagne de la ville anxiogène socialement ; la ville reluisante avec son patrimoine est aussi la ville en proie à des incivilités majeures; la ville des affaires, va avec la ville où la pauvreté prospère. Ici, là ou ailleurs. New York et le Queens, Shanghai entre le Pudong et ses rues proches, Tokyo et  tous ceux qui doivent enchainer trois jobs différents dans la journée. En France, c’est dans les villes – centres que les inégalités de revenus sont les plus fortes, telle que l’Observatoire des Inégalités le signale dans son rapport de 2017. La grande richesse de quelques quartiers favorisés y côtoie l’extrême pauvreté. L’INSEE déjà en 2015 avait mis cette situation en exergue : « Globalement, 77 % de la population pauvre réside dans les 230 grandes aires urbaines de métropole, dont 65 % dans les grands pôles urbains et 20 % dans l’aire urbaine de Paris… Dans l’espace urbain, les niveaux de vie médians sont dans l’ensemble un peu plus élevés dans les couronnes que dans les pôles. Dans les grands pôles urbains, ils sont presque toujours plus élevés en banlieue qu’en ville-centre. Font exception une dizaine de grandes aires urbaines, dont Paris et Lyon où beaucoup de ménages très aisés résident dans la ville-centre.», Oui, il est faux d’en rester à une vision binaire qui opposerait des territoires centraux riches et des territoires périphériques pauvres.

L’étude de la Banque mondiale de 2008 « Repenser la géographie économique » sur le phénomène de l’urbanisation, avait introduit une notion majeure, la ville comme « catalyseur de développement et progrès» pour poser un regard positif envers la densification et les inégalités urbaines. La production se concentre dans les grandes villes, les provinces dynamiques et les pays riches. La moitié de la production mondiale provient de 1,5 % des terres de la planète. Le Caire produit plus de la moitié du PIB de l’Égypte, n’utilisant qu’à peine 0,5 % de son territoire. Trois États du Sud et du Centre du Brésil représentent 15 % de la superficie du pays, mais plus de la moitié de la production nationale. Et l’Amérique du Nord, l’Union européenne et le Japon — qui comptent globalement moins d’un milliard d’habitants — ses principaux centres urbain entrent pour les trois quarts de la richesse du monde.

Mais la concentration économique, devenue essentiellement urbaine signe également l’exclusion d’une partie des populations. La ville « catalyseur » est celle qui travaille au quotidien pour offrir des opportunités  à tous. C’est la paradoxe de la ville « catalyseur ». Plus la ville, développe son métabolisme socio-économique, plus son attractivité, attire des candidats désireux de prendre part.

Il est impossible de comprendre l’évolution d’une puissance économique comme la Chine, sans comprendre le phénomène d’émergence de ces 3 grandes hyper-pôles urbains catalyseurs, porteur chacun d’un Produit Interne Brut, plus important que celui de beaucoup de pays siégeant à l’ONU :  le Pôle Nord avec l’axe Beijing–Harbin, le Pôle du delta de Yangze avec Shanghai, Nimbo, Hangzhou et 150 autres villes et le Pôle du Delta de la Rivière des Perles avec l’axe Macao-Hong Kong. Prenons ce dernier, avec une population globale de 66 millions d’habitants. Elle est aujourd’hui la plus grande région urbaine au monde. Cette hyper région, s’est urbanisée en quelques années devenant la plus rapide croissance urbaine de l’humanité. Comme les deux autres pôles, c’est en réalité un réseau maillé des villes, ports, zones spéciales économiques. La migration massive des millions des personnes, chinoises, venues s’installer va de pair avec la croissance et le palmarès de cette zone urbaine. La décentralisation administrative de l’hyper région du delta s’est accompagnée d’un développement fondé sur les bourgs et les villages qui ont converti l’héritage industriel des communes populaires vers les besoins du marché national et international devenant la plus puissante et large région polynucléaire. Elle tire sa force économique d’un paradoxal éclatement structurel. En 2015, la région avait un PIB la hissant parmi les nations les plus riches du monde, classée en 39ème place.

Nous pouvons penser que ce processus hyper urbain se produit loin de nos zones géographiques.

Prenons à quelques heures de Paris, la Randstad (« conurbation en anneau») qui existe, bien que n’ait été organisée aucune centralisation institutionnelle entre Amsterdam, Rotterdam, La Haye et Utrecht. Elle totalise à elle seule environ 7,5 millions d’habitants, soit environ deux cinquièmes de la population des Pays-Bas. Il s’agit en effet de l’une des plus grandes aires urbaines de l’Europe. Reliant par ce maillage, le plus grand port d’Europe, Rotterdam, le 3ème aéroport d’Europe, Amsterdam – Schipol, avec des villes en réseau et gardant un cœur peu peuplé dans son centre géographique, le Cœur vert (Groene Hart), cette conurbation est la 4ème zone économique urbaine de l’Union Européenne, après Paris, Londres, Milan. Le cœur vert fait partie de la spécifié de cette zone urbaine. En effet, la Randstad est une zone urbaine étroitement liée à la préservation de la nature avec son cœur vert, faisant d’elle un laboratoire vivant en grandeur nature. Elle est classée paysage d’intérêt national et représente un patrimoine majeur environnemental avec la préservation des tourbières, la conciliation d’une agriculture performante et d’une intense fréquentation récréative, aménagement de corridors écologiques et d’une trame bleue-verte dans ce « grand jardin de la ville ».

Encore très près de nous, le cas de la zone urbaine de Milan reste un cas très intéressant d’étude. A l’heure de la complexité de la situation politique italienne et son dépérissement, la vie urbaine de cette capitale du Nord de l’Italie, est un exemple d’un dynamique métabolisme socio – territorial.

L’exposition universelle de 2015 a été le point d’orgue d’un processus de renouvellement urbain menée sur un espace de dix ans. Il y a eu l’apparition de 42 palmiers, suivie des bananiers, sur le parvis de la fameuse cathédrale de Milan, le Duomo, provoquant le rire des italiens. Sous la bannière « Milan qui ose », le Maire de Milan a continué à porter une action, puisant dans son ADN, pour faire surgir une ville à mentalité de métropole, polyfacétique, séduisante, culturelle, académique, industrieuse, créative, accueillante  et capable de s’adapter aux changements. Siège d’importantes sociétés, capitale de la mode, du design, sociétés d’édition, une puissante université, Bocconi, et munie d’importants lieux artistiques comme la Scala, Milan devient un pôle urbain majeur en Europe, exemplaire par rapport à la crise endémique de la gouvernance italienne. Les deux premiers bâtiments-fôrets urbains, porteur d’une nouvelle écologie urbaine, le « Bosco Verticale », ont vu le jour en 2014. Quand l’Italie sombre dans la crise identitaire, Milan reste ouverte vers l’Europe. Un système de transports efficace, dans la région  où la deuxième autoroute au monde a été construite. Capitale de la Région de Lombardie, avec ses 1,3 millions d’habitants, elle est au centre du 4ème bassin urbain européen avec 7,1 millions d’habitants. La ville possède l’un des plus importants réseaux de tramways d’Europe occidentale avec 115 km d’infrastructures et 18 lignes. Prix du Forum international des transports, par son système, le diesel sera interdit à partir de 2019.  En centre-ville, en 2012, « l’Area C » a renforcé le contrôle de son accès avec l’extension du péage urbain « l’Eco Pass», créé en 1998. Son succès est tel, que la municipalité envisage de l’étendre. Le contrôle est assuré, à chacun des 43 points d’entrée dans la zone « Area C », par un système de vidéosurveillance qui analyse les plaques minéralogiques des voitures entrant dans la ville et les compare avec la base de données des personnes ayant réglé le droit de péage.

Voilà quelques exemples du pourquoi, à l’heure des réflexions sur les gouvernances métropolitaines, sortir des sentiers battus pour ne pas avoir un regard figé, institutionnel, vertical, cloisonnant. Il est impératif de créer des nouvelles formes pertinentes de gestion sociale, politique, économique, écologique de ces entités territoriales qui sont à construire et qui seront ainsi complexes et composites, même parfois contradictoires.

Pour reprendre la proposition du collègue, Pr Jérôme Monnet, il devient aussi indispensable d’inventer une “mégapolitique”, que nous évoquons dans nos travaux respectifs, comme « une politique qui donne une représentation à chaque agglomération dans son ensemble tout en donnant une représentation à chaque type de composante, qu’elle soit géographique (les quartiers et les autres échelons d’organisation de la vie urbaine) ou socio-culturelle (les différents groupes -origines, générations, etc.- qui donnent vie à sa réalité cosmopolite). Cela seul permettra d’imaginer que les mégapoles seront gérées de façon responsable comme des milieux sociaux et physiques où se reproduiront les conditions favorables à la créativité, à l’intégration sociale». Il s’agit d’imaginer ainsi une vie urbaine avec aussi un gouvernance à l’image de la complexité du monde d’aujourd’hui, maillée, en réseau, car « dans un pays où se pratique la démocratie locale, la qualité de gouvernance d’un territoire dépend moins de l’organisation institutionnelle choisie que de la capacité des responsables politiques, économiques, sociaux ou associatifs à travailler ensemble pour mettre en œuvre une stratégie urbaine commune ».