Phoenix Regional Heat and Air Quality Knowledge Repository

We conducted microclimate simulations in ENVI-Met 3.1 to evaluate the impact of vegetation in lowering temperatures during an extreme heat event in an urban core neighborhood park in Phoenix, Arizona. We predicted air and surface temperatures under two different vegetation regimes: existing conditions representative of Phoenix urban core neighborhoods, and a proposed scenario informed by principles of landscape design and architecture and Urban Heat Island mitigation strategies. We found significant potential air and surface temperature reductions between representative and proposed vegetation scenarios:

1. A Park Cool Island effect that extended to non-vegetated surfaces.
2. A net cooling of air underneath or around canopied vegetation ranging from 0.9 °C to 1.9 °C during the warmest time of the day.
3. Potential reductions in surface temperatures from 0.8 °C to 8.4 °C in areas underneath or around vegetation.

We examined the horizontal and vertical nocturnal cooling influence of a small park with irrigated lawn and xeric surfaces (∼3 ha) within a university campus of a hot arid city. Temperature data from 0.01- to 3-m heights observed during a bicycle traverse of the campus were combined with modeled spatial temperature data simulated from a three-dimensional microclimate model (ENVI-met 3.1). A distinct park cool island, with mean observed magnitudes of 0.7–3.6°C, was documented for both traverse and model data with larger cooling intensities measured closer to surface level. Modeled results possessed varying but generally reasonable accuracy in simulating both spatial and temporal temperature data, although some systematic errors exist. A combination of several factors, such as variations in surface thermal properties, urban geometry, building orientation, and soil moisture, was likely responsible for influencing differential urban and non-urban near-surface temperatures. A strong inversion layer up to 1 m over non-urban surfaces was detected, contrasting with near-neutral lapse rates over urban surfaces. A key factor in the spatial expansion of the park cool island was the advection of cooler park air to adjacent urban surfaces, although this effect was mostly concentrated from 0- to 1-m heights over urban surfaces that were more exposed to the atmosphere.

Field observations were carried out to determine the influence of a park on the urban summer climate in the nearby areas. The possibilities of reduction in air conditioning energy were investigated. Air temperature, relative humidity and other meteorological factors were measured at many locations inside a park and in the surrounding areas in the Tama New Town, a city in the west of the Tokyo Metropolitan Area, Japan. The observations indicated that vegetation could significantly alter the climate in the town. At noon, the highest temperature of the ground surface of the grass field in the park was 40.3 °C, which was 19 °C lower than that of the asphalt surface or 15 °C lower than that of the concrete surface in the parking or commercial areas. At the same time, air temperature measured at 1.2 m above the ground at the grass field inside the park was more than 2 °C lower than that measured at the same height in the surrounding commercial and parking areas. Soon after sunset, the temperature of the ground surface at the grass field in the park became lower than that of the air, and the park became a cool island whereas paved asphalt or concrete surfaces in the town remained hotter than the overlying air even late at night. With a size of about 0.6 km2, at noon, the park can reduce by up to 1.5 °C the air temperature in a busy commercial area 1 km downwind. This can lead to a significant decrease of in air conditioning energy in the commercial area.

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.