Phoenix Regional Heat and Air Quality Knowledge Repository
This repository houses peer-reviewed literature, data sets, reports, and other materials generated by researchers, practitioners, and other regional stakeholders that may be informative for local and regional efforts mitigating the adverse impacts of heat. The collection is intended to serve as a resource for anyone looking for information on top research findings, reports, or initiatives related to heat and air quality. This includes community, local, state, and regional partners and other interested parties contributing to heat and air quality planning, preparedness, and response activities.
More Information: The Phoenix Regional Heat and Air Quality Knowledge Repository is product of the Healthy Urban Environments (HUE) initiative in partnership with the Urban Climate Research Center.
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- Creators: Nature Conservancy (U.S.)
- Creators: Guhathakurta, Subhrajit
This study investigates the impact of urban form and landscaping type on the mid-afternoon microclimate in semi-arid Phoenix, Arizona. The goal is to find effective urban form and design strategies to ameliorate temperatures during the summer months. We simulated near-ground air temperatures for typical residential neighborhoods in Phoenix using the three-dimensional microclimate model ENVI-met. The model was validated using weather observations from the North Desert Village (NDV) landscape experiment, located on the Arizona State University's Polytechnic campus. The NDV is an ideal site to determine the model's input parameters, since it is a controlled environment recreating three prevailing residential landscape types in the Phoenix metropolitan area (mesic, oasis, and xeric).
After validation, we designed five neighborhoods with different urban forms that represent a realistic cross-section of typical residential neighborhoods in Phoenix. The scenarios follow the Local Climate Zone (LCZ) classification scheme after Stewart and Oke. We then combined the neighborhoods with three landscape designs and, using ENVI-met, simulated microclimate conditions for these neighborhoods for a typical summer day. Results were analyzed in terms of mid-afternoon air temperature distribution and variation, ventilation, surface temperatures, and shading. Findings show that advection is important for the distribution of within-design temperatures and that spatial differences in cooling are strongly related to solar radiation and local shading patterns. In mid-afternoon, dense urban forms can create local cool islands. Our approach suggests that the LCZ concept is useful for planning and design purposes.
While previous studies have shown that urban heat islands (UHI) tend to increase residential water use, they have not yet analyzed the feedbacks among vegetation intensity, diurnal temperature variation, water use, and characteristics of the built environment. This study examines these feedback relationships with the help of a path model applied to spatially disaggregated data from Phoenix, Arizona. The empirical evidence from the observations in Phoenix suggests the following: (1) impervious surfaces contribute to increased residential water use by exacerbating UHI; (2) larger lots containing pools and mesic vegetation increase water demand by reducing diurnal temperature difference; and (3) smart design of urban environments needs to go beyond simplistic water body- and vegetation-based solutions for mitigating uncomfortably high temperatures and consider interactions between surface materials, land use, UHI, and water use.
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.
As a result of three workshops within each community, the residents brought forth ideas that they want to see implemented to increase their thermal comfort and safety during extreme heat days. As depicted below, residents’ ideas intersected around similar concepts, but specific solutions varied across neighborhoods. For example, all neighborhoods would like to add shade to their pedestrian corridors but preferences for the location of shade improvements differed. Some neighborhoods prioritized routes to public transportation, others prioritized routes used by children on their way to school, and others wanted to see shaded rest stops in key places. Four overarching strategic themes emerged across all three neighborhoods: advocate and educate; improve comfort/ability to cope; improve safety; build capacity. These themes signal that there are serious heat safety challenges in residents’ day-to-day lives and that community, business, and decision-making sectors need to address those challenges.
Heat Action Plan elements are designed to be incorporated into other efforts to alleviate heat, to create climate-resilient cities, and to provide public health and safety. Heat Action Plan implementation partners are identified drawing from the Greater Phoenix region, and recommendations are given for supporting the transformation to a cooler city.
To scale this approach, project team members recommend a) continued engagement with and investments into these neighborhoods to implement change signaled by residents as vital, b) repeating the heat action planning process with community leaders in other neighborhoods, and c) working with cities, urban planners, and other stakeholders to institutionalize this process, supporting policies, and the use of proposed metrics for creating cooler communities.
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.
