Гражданская наука раскрывает тайны городского освещения: как ночные огни влияют на экологию и общество

Мероприятия

Городские огни — одно из самых заметных проявлений цивилизации, их свечения можно наблюдать даже из космоса. Однако понимание, какие именно источники света формируют ночную картину наших городов, до недавнего времени оставалось весьма ограниченным. Несмотря на то что спутники фиксируют ночную освещённость Земли, они не могут определить типы и точное количество источников уличного и внутреннего освещения, а также декоративных и рекламных огней. Исследования в области экологической устойчивости и городского планирования требуют более тонкого и подробного знания этих данных. Гражданская наука стала мощным инструментом, способствующим заполнению этого пробела и предоставляющим беспрецедентные данные о световом загрязнении, его составляющих и последствиях для окружающей среды и здоровья человека.

Одним из ярких примеров успешного использования гражданской науки является проект Nachtlichter, в рамках которого волонтёры из Германии и некоторых других европейских стран в 2021 году собрали огромный массив данных о ночном освещении в городах. С помощью специального приложения участники фиксировали и классифицировали более 230 тысяч источников света в различных категориях. Исследование охватывало площадь около 22 квадратных километров и позволило получить масштабное понимание реального состава городских огней — от особенно ярких рекламных вывесок и витрин магазинов до уличных фонарей и окон жилых домов. Данные, собранные таковым образом, оказались полезными для сопоставления спутниковых измерений и реального положения вещей. Например, наблюдения подтвердили, что спутниковые приборы, такие как Visible Infrared Imaging Radiometer Suite Day–Night Band (DNB), достаточно хорошо коррелируют с плотностью источников освещения на земле, что позволяет приблизительно оценивать количество светильников по уровню радиации, зарегистрированной из космоса.

Это открывает перспективы более точного мониторинга и анализа светового загрязнения глобально при интеграции спутниковых наблюдений с наземными инвентаризациями с привлечением гражданских учёных. Важнейшая находка исследования — то, что уличные фонари составляют лишь меньшую часть общего ночного освещения в городах. Наибольшее влияние оказывают коммерческие и рекламные светильники, окна магазинов, а также освещение внутри жилых зданий, которое через окна проникает на улицу. Это частично объясняет, почему популярные подходы к борьбе с световым загрязнением, сосредоточенные только на уличном освещении, оказываются недостаточными. Даже после выключения ряда уличных фонарей в поздние ночные часы значительная часть световых выбросов сохраняется за счёт других типов освещения.

Значимость этих выводов выходит далеко за пределы урбанистики и энергетической эффективности. Ученым известно, что искусственное освещение оказывает негативное воздействие на экосистемы и поведение животных. Например, птицы, привлечённые яркими огнями, нередко погибают в результате столкновений с сооружениями. Изменённое освещение изменяет ночную среду, нарушая естественные циклы многих видов и вливаясь на разнообразие жизни даже там, где освещение кажется незначительным. Световое загрязнение влияет на растения, нарушая их развитие и цветение, и может способствовать ухудшению здоровья человека, в частности, через нарушение циркадных ритмов и ухудшение сна.

В рамках проекта Nachtlichter измерялась и дополнительная характеристика источников света, такая как цвет, яркость и наличие защитных экранов, препятствующих бесконтрольному распространению света вверх. Результаты показали, что около половины уличных фонарей в Германии имеют полное или частичное экранирование, что снижает их вклад в световое загрязнение. Однако для осветительных приборов, установленных на фасадах зданий или для декоративного освещения, уровень защиты существенно ниже, позволяя большему количеству света проникать в ночное небо. Кроме того, в жилой застройке часто освещение окон и наружное декоративное освещение остаются включёнными на протяжении всей ночи, а это значит, что сокращение светового загрязнения возможно только при комплексном подходе. Технологические и политические последствия этих исследований огромны.

Во-первых, становится ясно, что для эффективного повышения энергоэффективности и снижения светового загрязнения необходимо учитывать не только общественное уличное освещение, но и частные источники света, рекламные вывески и освещение внутри зданий. Во-вторых, можно по-новому подойти к разработке норм и стандартов, требующих обязательное экранирование светильников и регулирование времени их работы, особенно в поздние часы. Многие европейские страны, вдохновлённые результатами подобных исследований, уже вводят ограничения на включение рекламных огней в ночное время или стимулируют использование интеллектуальных систем управления освещением, основанных на датчиках движения. Такие технологии позволяют значительно уменьшить излишние световые выбросы без ущерба для безопасности или функциональности. Кроме того, публиками и муниципалитетами рекомендуется использовать плотные шторы и жалюзи для снижения выноса внутреннего освещения во внешний городской пейзаж.

Несмотря на большой вклад проекта Nachtlichter, остаётся ряд препятствий. Во-первых, результаты напрямую применимы к Германии, и для адекватного представления ситуации в других странах необходимы аналогичные кампании на национальном уровне с учётом культурных, архитектурных и климатических особенностей. Во-вторых, проект выявил сложности при оценке вкладов отдельных типов освещения в спутниковые наблюдения, поскольку разные источники света обладают неодинаковой яркостью, спектром и направленностью. Это требует совершенствования методов анализа и возможно интеграции данных с учётом городской морфологии и высот зданий. В то же время результаты служат мощным аргументом в пользу расширения участия граждан в наблюдательной экологии и городской политике.

Общественное вовлечение не только повышает прозрачность изысканий, но и способствует формированию ответственности и осознания необходимости сокращения светового загрязнения. Каждый участник чувствует себя соавтором научных открытий и преобразований своего города в более устойчивый и комфортный для жизни. В будущем можно ожидать развития новых приложений и технологий с более удобными интерфейсами, алгоритмами автоматического распознавания световых объектов и более точным учётом динамических изменений в городском освещении. Появление спутников с высокой пространственной и спектральной разрешающей способностью создаст дополнительные возможности для интеграции наземных и космических наблюдений. Понимание природы городских огней — это не только научный вызов, но и ключ к созданию ночной среды, которая не нарушает экосистемы, способствует экономии энергии и улучшает качество жизни горожан.

Пример гражданской науки доказывает, что объединение усилий ученых и широкой общественности даёт уникальную возможность наблюдать, осмысливать и управлять светоотражением нашей цивилизации в ночном пространстве.