Kan ørkenbyer som Tucson og Phoenix gøre vandkilder bæredygtige?

Kan et sted, hvor vand er svært at komme forbi, og det er svært at undslippe varme, opretholde en voksende befolkning?

Nogle siger, at det ikke kan insisterer på, at byer ikke har plads i ørkenen. I betragtning af nøje overvejet og i fællesskab udformet vandforvaltning, byplanlægning og arkitektur, University of Arizona eksperter Sharon Megdal, Ladd Keith og Christopher Domin siger noget andet.

I modsætning til fremtiden for ørkenboliger, udfordringerne ved det er ukomplicerede og ukontroversielle. De er, hovedsagelig, vandmangel og varme.

Mennesker er ikke i sig selv velforberedte til at håndtere nogen af ​​dem, og alligevel har civilisationer skabt hjem til ugæstfrie ørkener i århundreder. I det sydlige Arizona, længe før den berømte arkitekt Judith Chafee byggede sit berømte Ramada-hus fra 1975 og underviste på UA, Hohokam beboede landskabet, trækker fra Salt- og Gila-floderne for at opretholde sig selv.

Men det nye, uundgåelig udfordring for det centrale og sydlige Arizona - hjemsted for 531, 000 mennesker i Tucson og 1,62 millioner i Phoenix – er, at statens befolkningstilvækst var femte højeste i USA sidste år. Antallet af Arizonans, der har behov for vand og et pusterum fra brændende varme, er stort og voksende.

Det er en udfordring, der kræver optimisme og opfindsomhed.

I anledning af Jordens Dag (22. april), Megdal forklarer, hvordan Arizonas ørkenbyer finder måder at bevare og genbruge deres sparsomme vandforsyning, Keith viser, hvordan nyudviklede varmekort muliggør forsigtige planlægningsbeslutninger, og Domin taler om strategisk, bæredygtig arkitektur.

Fra bunden:Arizona's Water Systems

Opfindsomhed og optimisme kommer let til Sharon Megdal, ekspert i vandforvaltning. Hun er direktør for UA's Vandressourceforskningscenter, eller WRRC, og en begavet professor i jord, vand- og miljøvidenskab.

"Arizona bevæger sig i retning af at gøre bedre brug af de vandressourcer, vi har, "siger hun." Fordi når du har en voksende befolkning i ørkenen, og du vil have en levende økonomi og mere vækst, du skal være smart omkring vandforbrug."

For at forstå Arizonas vandfremtid, Megdal siger, at vi først skal forstå dens fortid.

I 1902, Præsident Theodore Roosevelt etablerede US Bureau of Reclamation. Dets første store vandprojekt var at skabe dagens Salt River Project, herunder opførelsen af ​​en række dæmninger, der skulle trække vand fra Salt- og Verde-flodens vandskel og levere det til Phoenix. Den mest synlige og dyre af disse var Roosevelt Dam i Globe, færdig i 1911.

"Idéen var at udnytte vand fra vandskellet og bringe det ned til dette frugtbare område til landbrug, " siger Megdal.

I modsætning til Yuma, beliggende lige langs Colorado-floden, Phoenix - som lige var ved at blive et landbrugscentrum i begyndelsen af ​​1900'erne - havde brug for et vandsystem bygget fra bunden.

Takket være fremkomsten og populariseringen af ​​aircondition og store brønde til at pumpe grundvand, ørkenen var blevet et meget mere beboeligt sted i 1950'erne. Og med tropper, der kommer hjem fra Anden Verdenskrig og søger at slå sig ned med deres familier, Amerikanerne flyttede til Arizona i hobetal.

Efterhånden som statens befolkning voksede, grundejere begyndte at pumpe fossilt vand fra undergrunden næsten uden regulering. Faktisk, Tucson var blevet landets største hovedstadsområde udelukkende afhængigt af grundvand.

Arizona udtømte sine grundvandsmagasiner i en alarmerende hastighed.

I 1968, Præsident Lyndon B. Johnson godkendte konstruktion af en 336-mile kanal til at transportere Colorado River-vand til de centrale og sydlige dele af staten. Det ville blive kaldt Central Arizona Project, eller CAP.

Da den føderale regering insisterede på, at Arizona skulle tage fat på overforbrug af sit fossile vand, før den gav finansiering til den nye kanal, grundvandsforvaltningsloven af ​​1980 blev født. Handlingen betegnede Phoenix, Tucson, Pinal County og Prescott som "Aktive forvaltningsområder, "pålægger bevarelse af landbrug, industrielle og kommunale brugere i disse områder. Den nye lov hjalp med at tøjle overforbrug af grundvand i hele staten.

Tretten år og 4 milliarder dollars senere, den fælles landbrugspolitik var afsluttet; i dag, den leverer godt 20 procent af statens vand.

Ansvarlighed og robusthed

At skabe infrastruktur og politik, der understøtter bæredygtig vandforbrug i ørkenen tager tid, penge og ekspertise. Og, som historien illustrerer, det kommer med en stejl indlæringskurve.

Ifølge Megdal, mens der altid er plads til forbedringer, både Tucson og Phoenix tager udfordringen op nu mere end nogensinde. I begge byer, vandforbruget pr. indbygger er faldende. I Tucson, det samlede vandforbrug er det samme i dag, som det var for 30 år siden, da byens befolkning var tættere på 420, 000.

"Vi bliver mere effektive i vores vandforbrug, " siger Megdal.

En af grundene til dette, hun siger, er genbrug og genbrug af vand. Pima County har et spildevandsrensningsanlæg, der er i stand til at behandle vand, så det ikke kun opfylder standarderne for kunstvanding, men menneskelig brug. Staten gør også smart brug af sine grundvandsmagasiner via genopladning og genvinding.

"Tucson har længe været kendt for sin etik om vandbevarelse, " siger Megdal. "Med øget dialog mellem arkitekter, vandplanlæggere og arealanvendelsesplanlæggere, Tucson vil fortsætte med at klare sig meget godt mod andre ørkenbyer i det sydvestlige.

Kortlægning af varme i byørkenen

Ladd Keith, ekspert i byplanlægning, er enig. Keith er planlægningsunderviser og formand for programmet Sustainable Built Environments ved UA's College of Architecture, Planlægning og landskabsarkitektur.

Udover vandmangel, Keith siger, ørkenbyer som Tucson må regne med noget, der kaldes byens varmeø -effekt. Beton, asfalt og bygninger holder på varmen, og om natten afgiver de den varme, de opbevarede om dagen, til den omgivende luft, holde temperaturen høj selv natten over.

Keith leder et forskningsprojekt for at finde ud af, hvordan fire byer i det sydvestlige-Phoenix, Tucson, Albuquerque og Las Cruces - bruger temperaturdata, visualiseret med røde (varme) og grønne (koldere) farvekodede varmekort for at informere planlægning og beslutningstagning.

Det toårige projekt startede i efteråret 2017, og Keith siger, at holdet - som også inkluderer UA Institute of the Environments assisterende forsker Ben McMahan og landskabsarkitekturstuderende Tess Wagner - allerede har nogle nyttige resultater.

For én ting, han siger, i 2008, Tucson blev den første af de fire byer til at lave sit varmekort, som administreres af Pima Association of Government og er tilgængelig online. Både Albuquerque og Las Cruces skabte kort i slutningen af ​​2017. Mens Phoenix har lavet kort til flere initiativer, det er den eneste af de fire byer, der ikke har et bykort offentligt tilgængeligt.

"Nogle kan finde det overraskende, men Tucson er virkelig førende i sin brug af varmekortet og har været gennemsigtig fra tidligt af, " siger Keith.

Gennem forskning, Keith og hans team har fundet ud af, at Tucsonans aktivt bruger varmekortet til at træffe beslutninger.

Da Tucson -borgmester Jonathan Rothschild lancerede sin 10, 000 træer initiativ, hans kontor konsulterede varmekortet for at beslutte, hvor han skulle plante. Områder, der står over for en mere alvorlig varmeøeffekt, ville have flere træer til at modvirke de højere temperaturer. Tucson har brugt kortet til at evaluere omlægningstilladelser til foreslåede udviklinger og bestemme landskabskrav. Conserve2Enhance-programmet, skabt af Megdals team ved WRRC, tildeler ikke tilskud til lokale miljøforbedringsprojekter, før du først konsulterede - du gættede det - varmekortet.

"Ikke at vi ikke har mere arbejde at gøre, men Tucson sætter et eksempel for, hvor mange andre byer gerne vil hen, " siger Keith.

Under paraplyen "mere arbejde at gøre" er, at Tucsons varmekort kun er baseret på et termisk satellitbillede og ikke er jordverificeret, hvilket betyder, at det er svært at sige, hvordan det er sammenlignet med gennemsnitlige klimaforhold.

Lommer af pusterum

Hvis ørkenbyer skal være virkelig bæredygtige oaser, det bliver ikke ved at "tæppe hele byen og gøre den køligere på én gang, " siger Keith. At gøre det ville være umuligt.

"Det kommer til at handle om at skabe behagelige mikroklimaer på bygninger og steder, hvor folk arbejder og leger og går i skole, og så sørge for, at vi har seje korridorforbindelser, så folk komfortabelt kan gå hen, hvor de skal hen, " han siger.

Det er her, målrettet brug af et varmekort og gennemtænkt designet arkitektur er praktisk.

Design til ørkenen

Heat mapping kan fortælle dig, hvor du har brug for at skabe mere kølighed og komfort, men det kan ikke fortælle dig hvordan. Keiths kollega, Christopher Domin, kan. Domin er lektor i arkitektur ved UA og forfatter til en kommende bog om Judith Chafees liv og arbejde. Han har specialiseret sig i regional teknologi.

"Som arkitekt og underviser, Jeg er begejstret for den lektion, ørkenen giver, " siger Domin. "Hvis du ser på, hvordan planter og dyr overlever i dette klima, de kan lære mennesker ret meget om, hvordan de skal tilpasse sig dette økosystem og overføre disse ideer til indbyggede miljøer. "

Kan en kontorbygning, restaurant, skolen eller hjemmet overlever ikke kun barskheden i ørkenen, men være bæredygtig og behagelig for dem, der bebor det? siger Domin:Ja, med den rigtige designstrategi.

Gennem tiden, det rigtige design har taget mange former.

Domin påpeger, at fordi træ altid har været knap i ørkenen, mennesker historisk har bygget ved hjælp af jorden. De to primære teknikker er vædret jordkonstruktion - lagdeling af blandinger af silt, grus og en smule ler – og adobe blokkonstruktion, hvor mursten er lavet af ler og halm.

"Disse materialer sammen med traditionelle byggeelementer kan hjælpe os med at leve elskværdigt i dette klima, "Siger Domin." Bortset fra at være rigeligt tilgængelig, disse materialer gør det muligt for indbyggerne at udnytte vores høje daglige temperaturskift til kølige rum i løbet af dagen og varme dem op om natten."

Domin bemærker, at mens jordbaseret konstruktion blev meget mindre almindelig i klimaanlæggets tidsalder, disse traditionelle materialer gør et comeback, da ørkenbyer genbilleder og genopretter sig selv til en fremtid, hvor bæredygtighed er et middel til overlevelse.

I 2012 Tucson tilføjede ændringer til sin boligkode, vurderer, at uisolerede vægge af Adobe og vædret jord er i overensstemmelse.

I 1920'erne og 30'erne, folk, der bor i Tucson og Phoenix, byggede sovende verandaer for at holde sig kølige hele natten. Om aftenen, de ville migrere til disse sovende verandaer og hænge lagner gennemvædet i vand langs siderne af verandaen.

"Dette tillod fordampningskøling før fremkomsten af ​​aircondition, "Siger Domin." Folk fandt måder at leve i hjem, der opfyldte ørkenklimaets behov. "

Selv UA sovesale som Maricopa Hall havde indbyggede soveverandaer på én gang.

Fremskridt inden for klimaanlæg, sammen med beton og andre nye byggematerialer, tillod ørkenboere at være mindre bevidste om deres vaner og rutiner. Domin siger, at når vi prøver at vende tilbage til en mere nådig form for tilværelse, selvom befolkningen vokser, godt design vil tage hensyn til varmeø-effekten.

Det er en slags regning, han siger:"Skab mere skygge og fjern beton."

Tucson-arkitekturen har ofte tydeligt store udhæng (eksempel:Old Main) med det formål at skabe skygge, men Domin siger, at velplaceret landskabspleje kan skabe skygge, også. Tucson har ørkenlandskabsordninger for både offentlige projekter og boligprojekter. Ordinancerne sikrer ansvarlig praksis såsom effektiv kunstvanding, vandhøst og bevarelse af hjemmehørende planter.

Mens arkitekter i sydvest stadig er stærkt afhængige af materialer som betonklods, Domin taler om muligheder:"Ganske ofte designer arkitekter med hårde materialer for at imødekomme hårdheden i Sonoran-ørkenen."

Zink, han siger, er et sådant eksempel. Zinktag- og vægbeklædning er holdbar, langtidsholdbar og har ikke-giftig afstrømning, hvilket betyder, at dens virkning på landskabet og grundvandsmagasinerne er godartet.

Arkitekter kan også designe rum, der holder folk kølige ved at overveje ventilation og solvinkler. En smallere bygning (f.eks. et rum dybt) vil tilskynde en brise til at flyde igennem, frem for at blive afskåret af indvendige korridorer. Også, placere bygninger langs øst-vest aksen, med den længste side af bygningen mod syd, og minimere vestvendte vinduer, holder mere varme ude.

Let? Nej. Opnåeligt? Ja.

Hvad Megdal, Keith og Domin gør det klart, at ørkenbolig kræver en vilje til at få det til at fungere og en etos til at gøre det uden at udtømme miljøet. Det er en usikker balance, en, som forskerne i stigende grad er opmærksomme på - og Arizonas forsøger i stigende grad at gøre godt med.

Er det let? Alle tre siger nej. Men er ørkenbolig givende og opnåeligt på en bæredygtig måde? Ja, så længe en voksende befolkning forbliver innovativ, tilpasningsdygtig og villig til at spare.

Ørkenen er et unikt landskab, der kommer med unikke udfordringer. Men for dem, der fortsætter med at flytte hertil, det er det værd. "Ørkenen er en indbydende, smukt sted at bo, er det ikke?" siger Megdal, smilende.

Hendes spørgsmål, selvfølgelig, er retorisk.