Phoenix Regional Heat and Air Quality Knowledge Repository

The forthcoming century will see cities exposed to temperature rises from urbanisation as well as greenhouse gas induced radiative forcing. Increasing levels of urban heat will have a direct impact upon the people living in cities in terms of health, but will also have an indirect effect by impacting upon the critical infrastructure networks of the city itself (e.g., ICT, transport and energy). Some infrastructures are more resistant than others, but there is a growing reliance on the energy network to provide the power for all of our future critical infrastructure networks. Unfortunately, the energy network is far from resilient from the effects of urban heat and is set to face a perfect storm of increasing temperatures and loadings as demand increases for air conditioning, refrigeration, an electrified transport network and a high-speed ICT network. The result is that any failure on the energy network could quickly cascade across much of our critical infrastructure. System vulnerabilities will become increasingly apparent as the impacts of climate change begin to manifest and this paper calls for interdisciplinary action outlining the need for high resolution monitoring and modelling of the impact of urban heat on infrastructure.

This paper explores how urbanization, through its role in the evolution of Urban Heat Island (UHI), affects residential water consumption. Using longitudinal data and drawing on a mesoscale atmospheric model, we examine how variations in surface temperature at the census tract level have affected water use in single family residences in Phoenix, Arizona. Results show that each Fahrenheit rise in nighttime temperature increases water consumption by 1.4%. This temperature effect is found to vary significantly with lot size and pool size. The study provides insights into the links between urban form and water use, through the dynamics of UHI.

Shade plays an important role in designing pedestrian-friendly outdoor spaces in hot desert cities. This study investigates the impact of photovoltaic canopy shade and tree shade on thermal comfort through meteorological observations and field surveys at a pedestrian mall on Arizona State University’s Tempe campus. During the course of 1 year, on selected clear calm days representative of each season, we conducted hourly meteorological transects from 7:00 a.m. to 6:00 p.m. and surveyed 1284 people about their thermal perception, comfort, and preferences. Shade lowered thermal sensation votes by approximately 1 point on a semantic differential 9-point scale, increasing thermal comfort in all seasons except winter. Shade type (tree or solar canopy) did not significantly impact perceived comfort, suggesting that artificial and natural shades are equally efficient in hot dry climates. Globe temperature explained 51 % of the variance in thermal sensation votes and was the only statistically significant meteorological predictor. Important non-meteorological factors included adaptation, thermal comfort vote, thermal preference, gender, season, and time of day. A regression of subjective thermal sensation on physiological equivalent temperature yielded a neutral temperature of 28.6 °C. The acceptable comfort range was 19.1 °C–38.1 °C with a preferred temperature of 20.8 °C. Respondents exposed to above neutral temperature felt more comfortable if they had been in air-conditioning 5 min prior to the survey, indicating a lagged response to outdoor conditions. Our study highlights the importance of active solar access management in hot urban areas to reduce thermal stress.

The City of Phoenix Street Transportation Department partnered with the Rob and Melani Walton Sustainability Solutions Service at Arizona State University (ASU) and researchers from various ASU schools to evaluate the effectiveness, performance, and community perception of the new pavement coating. The data collection and analysis occurred across multiple neighborhoods and at varying times across days and/or months over the course of one year (July 15, 2020–July 14, 2021), allowing the team to study the impacts of the surface treatment under various weather conditions.

En la zona metropolitana de Phoenix, el calor urbano está afectando la salud, la seguridad y la economía y se espera que estos impactos empeoren con el tiempo. Se prevé que el número de días por encima de 110˚F aumentará más del doble para el 2060. En mayo de 2017, The Nature Conservancy, el Departamento de Salud Pública del condado de Maricopa, Central Arizona Conservation Alliance, la Red de Investigación en Sostenibilidad sobre la Resiliencia Urbana a Eventos Extremos, el Centro de Investigación del Clima Urbano de Arizona State University y el Center for Whole Communities lanzaron un proceso participativo de planificación de acciones contra el calor para identificar tanto estrategias de mitigación como de adaptación a fin de reducir directamente el calor y mejorar la capacidad de los residentes para lidiar con el calor. Las organizaciones comunitarias con relaciones existentes en tres vecindarios seleccionados para la planificación de acciones contra el calor se unieron más tarde al equipo del proyecto: Phoenix Revitalization Corporation, RAILMesa y Puente Movement. Más allá de construir un plan de acción comunitario contra el calor y completar proyectos de demostración, este proceso participativo fue diseñado para desarrollar conciencia, iniciativa y cohesión social en las comunidades subrepresentadas. Asimismo el proceso de planificación de acciones contra el calor fue diseñado para servir como modelo para esfuerzos futuros de resiliencia al calor y crear una visión local, contextual y culturalmente apropiada de un futuro más seguro y saludable. El método iterativo de planificación y participación utilizado por el equipo del proyecto fortaleció las relaciones dentro y entre los vecindarios, las organizaciones comunitarias, los responsables de la toma de decisiones y el equipo núcleo, y combinó la sabiduría de la narración de historias y la evidencia científica para comprender mejor los desafíos actuales y futuros que enfrentan los residentes durante eventos de calor extremo. Como resultado de tres talleres en cada comunidad, los residentes presentaron ideas que quieren ver implementadas para aumentar su comodidad y seguridad térmica durante los días de calor extremo.

Como se muestra a continuación, las ideas de los residentes se interceptaron en torno a conceptos similares, pero las soluciones específicas variaron entre los vecindarios. Por ejemplo, a todos los vecindarios les gustaría agregar sombra a sus corredores peatonales, pero variaron las preferencias para la ubicación de las mejoras para dar sombra. Algunos vecindarios priorizaron las rutas de transporte público, otros priorizaron las rutas utilizadas por los niños en su camino a la escuela y otros quieren paradas de descanso con sombra en lugares clave. Surgieron cuatro temas estratégicos generales en los tres vecindarios: promover y educar; mejorar la comodidad/capacidad de afrontamiento; mejorar la seguridad; fortalecer la capacidad. Estos temas señalan que existen serios desafíos de seguridad contra el calor en la vida diaria de los residentes y que la comunidad, los negocios y los sectores responsables de la toma de decisión deben abordar esos desafíos.

Los elementos del plan de acción contra el calor están diseñados para incorporarse a otros esfuerzos para aliviar el calor, crear ciudades resilientes al clima y brindar salud y seguridad pública. Los socios de implementación del plan de acción contra el calor provienen de la región de la zona metropolitana de Phoenix, y se brindan recomendaciones para apoyar la transformación a una ciudad más fresca.

Para ampliar la escala de este enfoque, los miembros del equipo del proyecto recomiendan a) compromiso continuo e inversiones en estos vecindarios para implementar el cambio señalado como vital por los residentes, b) repetir el proceso de planificación de acción contra el calor con líderes comunitarios en otros vecindarios, y c) trabajar con las ciudades, los planificadores urbanos y otras partes interesadas para institucionalizar este proceso, apoyando las políticas y el uso de las métricas propuestas para crear comunidades más frescas.

Urban Heat Island (UHI) is considered as one of the major problems in the 21st century posed to human beings as a result of urbanization and industrialization of human civilization. The large amount of heat generated from urban structures, as they consume and re-radiate solar radiations, and from the anthropogenic heat sources are the main causes of UHI. The two heat sources increase the temperatures of an urban area as compared to its surroundings, which is known as Urban Heat Island Intensity (UHII). The problem is even worse in cities or metropolises with large population and extensive economic activities. The estimated three billion people living in the urban areas in the world are directly exposed to the problem, which will be increased significantly in the near future. Due to the severity of the problem, vast research effort has been dedicated and a wide range of literature is available for the subject. The literature available in this area includes the latest research approaches, concepts, methodologies, latest investigation tools and mitigation measures. This study was carried out to review and summarize this research area through an investigation of the most important feature of UHI. It was concluded that the heat re-radiated by the urban structures plays the most important role which should be investigated in details to study urban heating especially the UHI. It was also concluded that the future research should be focused on design and planning parameters for reducing the effects of urban heat island and ultimately living in a better environment.