Phoenix Regional Heat and Air Quality Knowledge Repository

Engineered pavements cover a large fraction of cities and offer significant potential for urban heat island mitigation. Though rapidly increasing research efforts have been devoted to the study of pavement materials, thermal interactions between buildings and the ambient environment are mostly neglected. In this study, numerical models featuring a realistic representation of building-environment thermal interactions, were applied to quantify the effect of pavements on the urban thermal environment at multiple scales. It was found that performance of pavements inside the canyon was largely determined by the canyon geometry. In a high-density residential area, modifying pavements had insignificant effect on the wall temperature and building energy consumption. At a regional scale, various pavement types were also found to have a limited cooling effect on land surface temperature and 2-m air temperature for metropolitan Phoenix. In the context of global climate change, the effect of pavement was evaluated in terms of the equivalent CO2 emission. Equivalent CO2 emission offset by reflective pavements in urban canyons was only about 13.9e46.6% of that without building canopies, depending on the canyon geometry. This study revealed the importance of building-environment thermal interactions in determining thermal conditions inside the urban canopy.

Preventing heat-associated morbidity and mortality is a public health priority in Maricopa County, Arizona (United States). The objective of this project was to evaluate Maricopa County cooling centers and gain insight into their capacity to provide relief for the public during extreme heat events. During the summer of 2014, 53 cooling centers were evaluated to assess facility and visitor characteristics. Maricopa County staff collected data by directly observing daily operations and by surveying managers and visitors. The cooling centers in Maricopa County were often housed within community, senior, or religious centers, which offered various services for at least 1500 individuals daily. Many visitors were unemployed and/or homeless. Many learned about a cooling center by word of mouth or by having seen the cooling center’s location. The cooling centers provide a valuable service and reach some of the region’s most vulnerable populations. This project is among the first to systematically evaluate cooling centers from a public health perspective and provides helpful insight to community leaders who are implementing or improving their own network of cooling centers.

Rapid urbanization of the planet is occurring at an unprecedented pace, primarily in arid and semi-arid hot climates [Golden, J.S., 2004. The built environment induced urban heat island effect in rapidly urbanizing arid regions – a sustainable urban engineering complexity. Environ. Sci. J. Integr. Environ. Res. 1 (4), 321–349]. This growth has manifested itself as a cause of various impacts including elevated urban temperatures in comparison to rural sites known as the Urban Heat Island (UHI) effect [Oke, T.R., 1982. The energetic basis of the urban heat island. Q. J. R. Meteor. Soc. 108, 1–24]. Related are the increased demands for electric power as a result of population growth and increased need for mechanical cooling due to the UHI. In the United States, the Environmental Protection Agency has developed a three-prong approach of (1) cool pavements, (2) urban forestry and (3) cool roofs to mitigate the UHI. Researchers undertook an examination of micro scale benefits of the utilization of photovoltaic panels to reduce the thermal impacts to surface temperatures of pavements in comparison to urban forestry. The results of the research indicate that photovoltaic panels provide a greater thermal reduction benefit during the diurnal cycle in comparison to urban forestry while also providing the additional benefits of supporting peak energy demand, conserving water resources and utilizing a renewable energy source.

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.