卫星图像所显示的地球夜景是如此的绚烂多彩,但同时也显示了我们所遭受的污染问题。为什么我们浪费如此多的能源用来点亮不必要的地区? 高清的卫星图像显示出人类如何点亮夜空,也显示出城市化的进程,它成为了目前各种项目发展的一部分,因为生态、政治和社会现象可以通过夜间的卫星图像观察到。
比起卫星,低空飞行的扫描器(Low-flying scanner)可以生成更加清晰的高质量图像,但是工作效率过低。相比之下,卫星可以持续生成最新的地球图像。目前大众可以通过很多网络平台观测到卫星图像,比如谷歌地球(Google Earth),美国国家航空航天局(NASA)的 NASA Worldview,或者 Global Human Settlement Layer。
这些具有详细信息的卫星图像是城市化和生态环境的指示器。城市的发展呈放射状展开。不过与此同时,过亮的城市照明使我们难以见到夜空中的繁星。地球上的灯光点亮了海岸线和道路网络,比如从莫斯科到海参崴的西伯利亚铁路线。卫星图像也清晰显示了美国油气田的燃烧的北海和波斯湾油气平台。但是有没有更加先进的 LED 技术可以有效的降低光污染呢?
我们正遭受着严重的 LED 照明的回弹效应
最近几年 LED 照明设备取代传统照明方式的措施遍及全世界。每个城市都节约了大量的能源。不幸的是,卫星图像显示光污染实际比原来严重。Scientific Advances 最近的研究揭示出一种回弹效应("rebound" effect)。
一些城市试图通过使用 LED 产品节约能源,但是从全球的角度来看,效果甚微。从2012到2015年间,大约60个国家增加了110%到150%的夜间照明水平。为了有效降低光污染的可能性,设计师和工程师需要重新思考 LED 的有效性及夜间照明的合理性。
夜间照明并不总代表繁荣、安全和低犯罪率
比较一下韩国和朝鲜的夜间照明,可以清晰的分辨出繁荣水平。但是如果我们对繁荣水平相似的德国和比利时进行比较,它们的夜间照明却显示出显著的不同。
根据光污染专家 Christopher Kyba 的研究,在德国,高速公路沿线鲜有路灯,城市区域的照明也相对保守。纽约时报(The New York Times)指出比利时的路灯系统揭示了政治家、供电和能源部门的复杂互利关系。
当 Christopher Kyba 比较美国和德国时,他指出美国城市平均每人消耗了相比德国5倍多的能源。德国的拥有较低的犯罪率,盗窃率仅为荷兰的1/3,及比利时的1/2。就交通而言,德国的交通死亡数比美国或者比利时低了1/3. Christopher Kyba 认为过多的照明并不能确保低犯罪率和安全驾驶,而是会浪费能源和导致光污染。
全宇宙都知道我们正在庆祝节日
根据美国国家航空航天局的资料,无论是基督教还是穆斯林,都会利用各种形式的光来庆祝节日。在美国城市,圣诞节和新年夜的人工照明比平时提高了20%到50%。在中东地区,斋月时期所使用人工照明的比平时多出50%。文化和习俗在照明使用上也起到了很大的作用。
军事冲突破坏基础设施,减少照明区域
在一些特殊地区,我们会发现夜间光照显著减少。这种变化并不是因为合理的使用能源,而是发生残酷的战争。在2012到2016年间,叙利亚和伊拉克的夜间照明显著减少,尤其是在叙利亚的城市阿勒波(Aleppo)。根据2015年 Voice of America 的报告,在过去几年中,叙利亚的夜间照明将近减少80%。
光照提供了有效营救地点
在诸如地震和飓风等各种灾害之后,救援团队遇到的最大挑战便是道路无法通行。一旦电网和通讯网络遭受到严重破坏之后,科学家可以利用卫星图像提供有效数据进行比对,寻找道路。
在2017年发生在波多黎各(Peurto Rico)的玛利亚飓风中,救援团队通过灾害前后的开源卫星图像准确的分析的道路位置。一份可靠的卫星图像是救援行动中重要的部分,它可以避免客观因素带来的错误,比如云层和月光。
在度假胜地享受美妙的夜空
什么地方可以观测到清晰的银河系?答案是格陵兰岛、非洲的丛林和南美的一些地方,它们所处的位置人工照明并不是那么显著。
为了可以找到合适的地点观测星系和建设未来的天文台,天文学家对于光污染较少的地区表现出了浓厚的兴趣。但感兴趣的不止是科学家。拥有较少光污染的城市和国家公园成为了娱乐和旅游胜地。
卫星图像勾勒出我们的城市和景观
夜间的卫星图像引起了国际间对于光污染的危机意识。因此,若干国家已经颁布了用电条例来减少能量损耗。意大利的伦巴第地区(Lombardy region)要求减少电路设施以减少夜间的光污染。 捷克甚至颁布了国家条例。 但是卫星图像显示这些立法却没有得到实际效果,光污染日益严重。相比之下,一些地区对减少光污染进行了有效合理的立法。光污染研究专家 Christopher Kyba 指出:“例如美国的图森市(Tuscon),它们合理设计的 LED 产品减少了大约2/3的光输出,但是对人的活动没有显著的影响。”
未来的实时回应系统设计
未来的遥感科技将会带来更加高清准确的夜间观测水平。卫星图像将被作为参考从而创造出更好的夜间环境。卫星图像每天不断的更新可以用来评估室外的光照条件。各类图像的综合运用可以为设计,研究和可视化提供更多的平台。当我们在不断的制定空气和水污染的条例时,光污染也需要被及时考虑。目前我们可以通过教育和社会活动提高大众对光污染的认识,并且以合理健康的方式享受 LED 产品带来的益处。
“Light matters”是德国 Thomas Schielke 博士在《light and space》发表的专栏。他关注光在建筑中的研究,并且是照明设备公司 ERCO 的编辑。 Thomas Schielke博士发表了许多署名文章和专著,包括书籍“Light Perspectives”和“SuperLux”,更多信息可以查询 www.erco.com,www.arclighting.de 或者关注@arcspaces.