Kan een plek waar het moeilijk is om aan water te komen en waar warmte moeilijk te ontsnappen is, een groeiende bevolking ondersteunen?

Sommigen zeggen dat het niet kan, erop aandringend dat steden geen plaats hebben in de woestijn. Door een weloverwogen en gezamenlijk uitgedacht waterbeheer, stedenbouw en architectuur, Universiteit van Arizona-experts Sharon Megdal, Ladd Keith en Christopher Domin zeggen iets anders.

In tegenstelling tot de toekomst van het wonen in de woestijn, de uitdagingen ervan zijn ongecompliceerd en onomstreden. Zij zijn, hoofdzakelijk, waterschaarste en warmte.

Mensen zijn intrinsiek niet goed voorbereid om met een van beide om te gaan, en toch hebben beschavingen eeuwenlang huizen gemaakt van onherbergzame woestijnen. In het zuiden van Arizona, lang voordat de beroemde architect Judith Chafee haar beroemde Ramada House uit 1975 bouwde en lesgaf aan de UA, de Hohokam bewoonde het landschap, putten uit de rivieren Salt en Gila om in hun onderhoud te voorzien.

Maar de nieuwe, onmisbare uitdaging voor centraal en zuidelijk Arizona - de thuisbasis van 531, 000 mensen in Tucson en 1,62 miljoen in Phoenix - is dat de bevolkingsgroei van de staat vorig jaar op de vijfde plaats stond in de VS. Het aantal Arizonanen dat behoefte heeft aan water en uitstel van verzengende hitte is groot en groeit.

Het is een uitdaging die om optimisme en vindingrijkheid vraagt.

Ter gelegenheid van Earth Day (22 april), Megdal legt uit hoe de woestijnsteden van Arizona manieren vinden om hun schaarse watervoorraad te behouden en opnieuw te gebruiken. Keith laat zien hoe nieuw ontwikkelde heatmaps verstandige planningsbeslissingen mogelijk maken, en Domin praat over strategische, duurzame architectuur.

Van de grond af:de watersystemen van Arizona

Vindingrijkheid en optimisme komen gemakkelijk naar Sharon Megdal, een expert op het gebied van waterbeheer. Ze is de directeur van het Water Resources Research Center van de UA, of WRRC, en een bijzonder hoogleraar bodem, water- en milieukunde.

"Arizona gaat in de richting van een beter gebruik van de waterbronnen die we hebben, "zegt ze. "Want als je een groeiende bevolking in de woestijn hebt en je wilt een levendige economie en meer groei, je moet slim omgaan met water."

Om de watertoekomst van Arizona te begrijpen, Megdal zegt dat we eerst het verleden moeten begrijpen.

1902, President Theodore Roosevelt richtte het Amerikaanse Bureau of Reclamation op. Het eerste grote waterproject was het creëren van het huidige Salt River Project, inclusief de bouw van een reeks dammen die water uit de stroomgebieden van de Salt en Verde River zouden halen en aan Phoenix zouden leveren. De meest zichtbare en kostbare hiervan was de Roosevelt Dam in Globe, voltooid in 1911.

"Het idee was om water uit het stroomgebied te benutten en naar dit vruchtbare gebied te brengen voor landbouw, ' zegt Megdal.

In tegenstelling tot Yuma, gelegen aan de Colorado rivier, Phoenix - dat in de vroege jaren 1900 net een agrarisch centrum aan het worden was - had een watersysteem nodig dat vanaf de grond werd opgebouwd.

Dankzij de komst en popularisering van airconditioning en grootschalige bronnen om grondwater op te pompen, de woestijn was in de jaren vijftig een veel leefbaarder plek geworden. En met troepen die thuiskomen uit de Tweede Wereldoorlog en zich willen vestigen met hun families, Amerikanen verhuisden massaal naar Arizona.

Naarmate de bevolking van de staat groeide, landeigenaren begonnen met bijna geen regelgeving fossiel water uit de grond te pompen. In feite, Tucson was het grootste stedelijke gebied van het land geworden dat uitsluitend afhankelijk was van grondwater.

Arizona was zijn watervoerende lagen in een alarmerend tempo aan het uitputten.

In 1968, President Lyndon B. Johnson keurde de aanleg goed van een kanaal van 336 mijl om het water van de Colorado-rivier naar de centrale en zuidelijke delen van de staat te vervoeren. Het zou het Central Arizona Project worden genoemd, of KAP.

Toen de federale regering erop stond dat Arizona het overmatig gebruik van zijn fossiele water zou aanpakken voordat het nieuwe kanaal gefinancierd werd, de Grondwaterbeheerwet van 1980 was geboren. De handeling aangewezen Phoenix, Tucson, Pinal County en Prescott als "actieve beheersgebieden, " het verplicht stellen van instandhouding door landbouw, industriële en gemeentelijke gebruikers in deze gebieden. De nieuwe wet hielp overmatig gebruik van grondwater in de staat in toom te houden.

Dertien jaar en $ 4 miljard later, het GLB was voltooid; vandaag, het levert iets meer dan 20 procent van het water van de staat.

Verantwoordelijkheid en veerkracht

Het creëren van infrastructuur en beleid ter ondersteuning van duurzaam watergebruik in de woestijn kost tijd, geld en deskundigheid. En, zoals de geschiedenis laat zien, het komt met een steile leercurve.

Volgens Megdal, terwijl er altijd ruimte is voor verbetering, zowel Tucson als Phoenix gaan de uitdaging nu meer dan ooit aan. In beide steden, het waterverbruik per hoofd van de bevolking daalt. in Tucson, het totale gebruik van water is vandaag hetzelfde als 30 jaar geleden, toen de bevolking van de stad dichter bij 420 was, 000.

"We worden efficiënter in ons watergebruik, ' zegt Megdal.

Een van de redenen hiervoor is ze zegt, is waterrecycling en -hergebruik. Pima County heeft een afvalwaterzuiveringsinstallatie die water kan zuiveren zodat het niet alleen voldoet aan de normen voor irrigatie, maar menselijk gebruik. De staat maakt ook slim gebruik van zijn aquifers via heraanvulling en herstel.

"Tucson staat al lang bekend om zijn ethiek van waterbehoud, " zegt Megdal. "Met een verhoogde dialoog tussen architecten, waterplanners en ruimtelijke planners, Tucson zal het heel goed blijven doen tegen andere woestijnsteden in het zuidwesten."

Warmte in de stedelijke woestijn in kaart brengen

Ladd Keith, een expert in stedenbouw, gaat akkoord. Keith is docent planning en voorzitter van het programma Sustainable Built Environments aan het College of Architecture van de UA, Planning en landschapsarchitectuur.

Behalve waterschaarste, Kees zegt, woestijnsteden zoals Tucson moeten rekening houden met iets dat het stedelijk hitte-eilandeffect wordt genoemd. Beton, asfalt en gebouwen houden warmte vast, en 's nachts geven ze de warmte die ze overdag hebben opgeslagen af ​​aan de omringende lucht, houden de temperaturen zelfs 's nachts hoog.

Keith leidt een onderzoeksproject om erachter te komen hoe vier steden in het zuidwesten:Phoenix, Tucson, Albuquerque en Las Cruces - gebruiken temperatuurgegevens, gevisualiseerd met rode (warme) en groene (koelere) kleurgecodeerde warmtekaarten om plannings- en beleidsbeslissingen te informeren.

Het tweejarige project begon in het najaar van 2017, en Keith zegt dat het team, dat ook UA Institute of the Environment-assistent-onderzoeker Ben McMahan en afgestudeerde landschapsarchitectuurstudent Tess Wagner omvat, al enkele nuttige bevindingen heeft.

Voor een ding, hij zegt, in 2008, Tucson werd de eerste van de vier steden die zijn hittekaart maakte, die wordt beheerd door de Pima Association of Governments en online beschikbaar is. Zowel Albuquerque als Las Cruces hebben eind 2017 kaarten gemaakt. Hoewel Phoenix kaarten heeft gemaakt voor verschillende initiatieven, het is de enige van de vier steden die geen stadsbrede kaart heeft die publiekelijk beschikbaar is.

"Sommigen vinden het misschien verrassend, maar Tucson is echt een leider in het gebruik van de hittekaart en is al vroeg transparant geweest, ' zegt Kees.

Door onderzoek, Keith en zijn team hebben ontdekt dat Tucsonans de hittekaart actief gebruiken om beslissingen te nemen.

Toen de burgemeester van Tucson, Jonathan Rothschild, zijn 10 lanceerde, 000 Bomen initiatief, zijn kantoor raadpleegde de warmtekaart om te beslissen waar te planten. Gebieden met een ernstiger hitte-eilandeffect zouden meer bomen hebben om de hogere temperaturen tegen te gaan. Tucson heeft de kaart gebruikt om herbestemmingsvergunningen voor voorgestelde ontwikkelingen te evalueren en landschapsvereisten te bepalen. Het Conserve2Enhance-programma, gemaakt door het team van Megdal bij de WRRC, kent geen subsidies toe aan lokale milieuverbeteringsprojecten voordat u de warmtekaart eerst hebt geraadpleegd - u raadt het al -.

"Niet dat we niet meer werk te doen hebben, maar Tucson is een voorbeeld voor waar veel andere steden naartoe zouden willen gaan, ' zegt Kees.

Onder de paraplu van "meer werk te doen" is dat de hittekaart van Tucson slechts is gebaseerd op één thermisch satellietbeeld en niet op de grond is geverifieerd, wat betekent dat het moeilijk te zeggen is hoe het zich verhoudt tot gemiddelde klimaatomstandigheden.

Zakken van respijt

Als woestijnsteden echt duurzame oases willen worden, het zal niet zijn door "de hele stad te dekken en het in één keer koeler te maken, ' zegt Keith. Dat zou onmogelijk zijn.

"Het gaat om het creëren van comfortabele microklimaten in gebouwen en locaties waar mensen werken, spelen en naar school gaan, en dan zorgen dat we koele gangverbindingen hebben zodat mensen comfortabel kunnen lopen naar waar ze heen gaan, " hij zegt.

Dat is waar gericht gebruik van een heatmap en doordacht ontworpen architectuur goed van pas komen.

Ontwerpen voor de woestijn

Heatmapping kan je vertellen waar je meer koelte en comfort moet creëren, maar hij kan je niet vertellen hoe. Keiths collega, Christoffel Domin, kan. Domin is universitair hoofddocent architectuur aan de UA en de auteur van een binnenkort te verschijnen boek over het leven en werk van Judith Chafee. Hij is gespecialiseerd in regionale technologie.

"Als architect en opvoeder, Ik ben opgewonden door de les die de woestijn biedt, Domin zegt. "Als je kijkt naar hoe planten en dieren in dit klimaat overleven, ze kunnen mensen behoorlijk wat leren over hoe ze zich kunnen aanpassen aan dit ecosysteem en die ideeën kunnen overbrengen naar gebouwde omgevingen."

Kan een kantoorgebouw, restaurant, school of thuis overleven niet alleen de hardheid van de woestijn, maar duurzaam en comfortabel zijn voor de bewoners? Zegt Domin:Ja, met de juiste ontwerpstrategie.

Door de tijd heen, het juiste ontwerp heeft vele vormen aangenomen.

Domin wijst erop dat omdat hout altijd schaars is geweest in de woestijn, mensen hebben historisch gezien met aarde gebouwd. De twee belangrijkste technieken zijn het bouwen van aangestampte aarde:het in lagen aanbrengen van mengsels van slib, grind en een beetje klei - en bouw van adobeblokken, waarin bakstenen zijn gemaakt van klei en stro.

"Deze materialen, samen met traditionele bouwelementen, kunnen ons helpen om gracieus te leven in dit klimaat, "zegt Domin. "Behalve dat het overvloedig beschikbaar is, met deze materialen kunnen bewoners onze hoge dagelijkse temperatuurverschuiving gebruiken om ruimtes overdag te koelen en 's nachts te verwarmen."

Domin merkt op dat terwijl op aarde bouwen veel minder gebruikelijk werd in het tijdperk van airconditioning, deze traditionele materialen maken een comeback nu woestijnsteden zich opnieuw uitvinden en zich opnieuw uitrusten voor een toekomst waarin duurzaamheid een middel is om te overleven.

In 2012, Tucson heeft wijzigingen toegevoegd aan zijn wooncode, ongeïsoleerde adobe en aangestampte aardmuren in overeenstemming achten.

In de jaren '20 en '30, mensen die in Tucson en Phoenix woonden, bouwden slaapveranda's om de hele nacht koel te blijven. S avonds, ze zouden naar deze slapende veranda's migreren en lakens gedrenkt in water langs de zijkanten van de veranda hangen.

"Dit maakte verdampingskoeling mogelijk vóór de komst van airconditioning, ', zegt Domin. 'Mensen hebben manieren gevonden om in huizen te wonen die voldeden aan de behoeften van het woestijnklimaat.'

Zelfs UA-slaapzalen zoals Maricopa Hall hadden ooit ingebouwde slaapveranda's.

Vooruitgang in airconditioning, samen met beton en andere nieuwe bouwmaterialen, lieten woestijnbewoners toe om minder bewust te zijn over hun gewoonten en routines. Domin zegt dat als we proberen terug te keren naar een meer genadig bestaan, ook al groeit de bevolking, een goed ontwerp houdt rekening met het hitte-eilandeffect.

Het is een soort rekensommetje, hij zegt:"Creëer meer schaduw en verwijder beton."

Tucson-architectuur heeft vaak duidelijk grote overstekken (bijvoorbeeld:Old Main) om schaduw te creëren, maar Domin zegt dat goed geplaatste landschapsarchitectuur schaduw kan creëren, te. Tucson heeft woestijnlandbouwverordeningen voor zowel openbare als residentiële projecten. De verordeningen zorgen voor verantwoorde praktijken zoals efficiënte irrigatie, waterwinning en behoud van inheemse planten.

Terwijl architecten in het zuidwesten nog steeds sterk afhankelijk zijn van materialen zoals betonblokken, Domin spreekt over opties:"Architecten ontwerpen vaak met harde materialen om te voldoen aan de taaiheid van de Sonorawoestijn."

Zink, hij zegt, is zo'n voorbeeld. Zinken dakbedekking en gevelbekleding is duurzaam, langdurig en heeft niet-giftige afvoer, wat betekent dat het effect op het landschap en de watervoerende lagen goedaardig is.

Architecten kunnen ook ruimtes ontwerpen die mensen koel houden door rekening te houden met ventilatie en zonne-hoeken. Een smaller gebouw (zeg, een kamer diep) zal een briesje aanmoedigen om overal te stromen, in plaats van te worden afgesneden door binnengangen. Ook, het plaatsen van gebouwen langs de oost-west as, met de langste zijde van het gebouw op het zuiden, en het minimaliseren van ramen op het westen, houdt meer warmte buiten.

Eenvoudig? Nee. Haalbaar? Ja.

Wat Megdal, Keith en Domin maken duidelijk dat woestijnwoning een wil vereist om het te laten werken en een ethos om dit te doen zonder het milieu uit te putten. Het is een precaire balans, een waar onderzoekers zich steeds meer van bewust zijn - en Arizonans proberen steeds meer waar te maken.

Is het makkelijk? Ze zeggen alle drie nee. Maar is woestijnwoning lonend en haalbaar op een duurzame manier? Ja, zolang de groeiende bevolking innovatief blijft, adaptief en bereid om te besparen.

De woestijn is een uniek landschap dat gepaard gaat met unieke uitdagingen. Maar voor degenen die hier blijven verhuizen, het is het waard. "De woestijn is een gastvrije, mooie plek om te wonen, is het niet?" Megdal zegt, lachend.

Haar vraag, natuurlijk, is retorisch.