Городские огни ночью создают завораживающие визуальные картины, которые можно увидеть из космоса: мириады световых точек, обозначающих города, простирающиеся по всей Земле. Однако то, что кажется простым сиянием с орбиты, скрывает огромную неопределённость в понимании источников и масштабов искусственного света на поверхности. Для науки и городского управления знание о том, какие именно источники излучают свет, насколько они яркие и в какое время суток они активны, является критически важным для решения проблем светового загрязнения и его воздействия на экологию, здоровье человека и энергопотребление городов. Новые подходы, основанные на участии гражданских учёных, позволяют значительно продвинуться в понимании этого сложного и важного явления. В 2021 году команда исследователей и добровольцев запустила проект Nachtlichter, приложение и инициативу гражданской науки, направленные на детальный учёт и классификацию световых источников в немецких городах и населённых пунктах.
Участники проекта, используя мобильное приложение, прошлись вдоль улиц и отмечали более 234 тысяч световых точек на площади около 22 квадратных километров. Полученные данные позволили связать наблюдения из космоса, измеренные в радиационных единицах, с числом светильников на земле, что открывает новые возможности для управления освещением на муниципальном уровне и борьбы с избыточным ночным освещением. Результаты исследования показали, что городской свет — это далеко не только уличные фонари. В центрах городов количество световых источников, используемых для рекламы и декоративного освещения, превосходит количество уличного. По оценкам, около 78 миллионов индивидуальных светильников остаются включёнными в Германии в полночь, что подчёркивает огромный потенциал для снижения светового загрязнения путём разумного регулирования и политики.
Такая ситуация объясняет, почему традиционный фокус на уличном освещении как основном источнике света не всегда отражает реальную картину и ограничивает эффективность мер по снижению нагрузки на окружающую среду. Трудности мониторинга и управления светом связаны с тем, что спутниковые наблюдения дают ограниченную информацию о типах и свойствах отдельных источников света. Изображения, получаемые со спутников, не могут с достаточной точностью различить, например, рекламный щит, окно или уличный фонарь, особенно с учётом ограничений по разрешению и чувствительности. Это создает проблему для тех, кто стремится оценить воздействие освещения, так как многие модели и политики опираются на предположения и неполные данные. Вклад гражданских учёных, вооружённых интуицией и мобильными приложениями, позволяет закрыть эти пробелы.
Помимо количественного учёта, участники классифицируют светильники по типу, цвету, яркости и наличию защитных экранов, что создаёт наиболее полное и детальное представление о световом ландшафте городов. Примечательно, что среди уличных фонарей половина имеет полное или частичное экранирование, а остальные зачастую выбрасывают свет в незащищённом виде, усиливая световое загрязнение не только вблизи земли, но и распространяясь в атмосферу, усиливая эффект населённых пунктов ночью. Рекламные вывески и фасады, освещение окон жилых и коммерческих зданий также играют важную роль и часто работают без ограничений по времени. Однако с наступлением поздней ночи большинство этих источников постепенно гаснут, меняя общую картину ночного освещения и влияя на яркость неба. Участники проекта отметили, что динамика включения и выключения света существенно зависит от типа источника и его локации.
Важность понимания распределения света по типам и времени подтверждают исследования влияния освещения на экологию. Избыточное и неконтролируемое искусственное освещение негативно сказывается на птицах, насекомых, растениях и других живых организмах, нарушая природные биоритмы и приводя к смертельным последствиям для мигрирующих видов. Кроме того, уличное и декоративное освещение связаны с высоким энергопотреблением и экономическими затратами. В условиях усиливающегося внимания к климатическим изменениям и устойчивому развитию вопросы оптимизации общественного и частного освещения выходят на первый план. Среди прочего, проект Nachtlichter демонстрирует, что только одна Германия имеет примерно 78 миллионов светильников, включая более 9 миллионов уличных фонарей.
При этом более высокая доля светильников, используемых для рекламы и оформления зданий, подчеркивает необходимость более комплексного подхода к регулированию освещения. Такая стратегия должна включать стандарты по экранированию светильников, ограничения по времени работы рекламных вывесок, а также просвещение населения о возможности снижения яркости через использование занавесей в жилых помещениях. Большое значение имеет практика адаптивного освещения, когда свет включается посредством датчиков движения, что уже применяется в некоторых пригородах и небольших населённых пунктах, позволяя снизить энергорасходы и минимизировать световое загрязнение. Несмотря на успехи, в Германии и других странах экранирование светильников и регулирование рекламного освещения пока недостаточны, что подчеркивает необходимость пересмотра и ужесточения нормативных актов. Опыт Франции, где действует правило обязательного отключения наружной рекламы в поздние часы, показывает, что такие меры могут эффективно сокращать световое загрязнение без ущерба для бизнеса.
Привлечение граждан к мониторингу и анализу городского освещения не только способствует накоплению ценных данных, но и повышает осведомлённость общественности о проблеме. Энергичное и информированное население способно стимулировать местные органы власти к более ответственному подходу и инновациям в области городской среды, что является важным аспектом устойчивого развития и борьбы с изменениями климата. Изучение светового ландшафта с помощью как спутниковых данных, так и наземных наблюдений, объединённых в проекты гражданской науки, создаёт новую перспективу для комплексного управления городской подсветкой. Использование таких данных способствует точному моделированию влияния искусственного освещения на ночное небо, животный мир и здоровье человека. Открывая глаза на истинное многообразие световых источников, городской дизайн может стать не только функциональным, но и экологически ответственным.
Городские огни давно стали символом современной цивилизации, её жизненной энергии и комфорта. Тем не менее понимание их воздействия на окружающую среду и здоровье требует взвешенного и научного подхода, к которому гражданская наука предлагает активное и плодотворное участие. С развитием технологий, расширением возможностей спутникового наблюдения и ростом популярности мобильных приложений для сбора данных, будущее исследования и управления городским освещением обещает стать более прозрачным и эффективным. Реализация рекомендаций и выводов, сделанных на основе комплексных данных Nachtlichter и подобных проектов в других странах, станет важным шагом в построении световой среды, которая отвечает не только современным потребностям, но и сохраняет природное наследие для будущих поколений.
