Ehemaliges „Dunkeldeutschland“ heller als der Westen

Studienleiter Dr. Christopher Kyba, Mitarbeiter der Sektion „Fernerkundung“ am Deutschen GeoForschungszentrum GFZ, untersucht den sichtbaren Anteil des Lichts bei Nacht; insbesondere interessieren ihn die urbanen Lichtquellen:

„Was genau die Ursache dieses Unterschieds ist, lässt sich noch nicht mit Gewissheit sagen, da sind noch weitere Forschungen an Städten mit vergleichbarer Größe und Bevölkerungszahl in West und Ost notwendig. Die geringere Einwohnerzahl ostdeutscher Städte spielt offenbar nur eine kleine Rolle, wichtiger sind Art der Lichtquelle und Bebauung.“

Faktoren wie die Konstruktion der Beleuchtung (nach oben geschlossen oder in jede Richtung strahlend), die Höhe oder das Fehlen umgebender Gebäude und die Art des eingesetzten Lichts spielen eine wichtige Rolle bei der Lichtabstrahlung in Richtung Atmosphäre. In Zukunft wird zudem die zunehmende Verbreitung von LED-Beleuchtung ganz andere Eigenschaften als herkömmliches Licht in das Nachtlicht einbringen.

Seit 2012 hat sich die Datengrundlage für solche Untersuchungen entscheidend verbessert. Einerseits sind Fotos, die aus der Internationalen Raumstation ISS aufgenommen wurden, eine nutzbare Datenquelle. Zum anderen misst ein satelittenbasierter Strahlungsmesser auf einem Wettersatelliten des Suomi National Polar-Orbiting Program das sichtbare Licht bei Tag und Nacht (Visible Infrared Imaging Radiometer Suite Day-Night Band VIIRS DNB) mit einer Auflösung von etwa 750 Metern.

Die aktuelle Studie zeigt erstmals, wie diese neu verfügbaren Daten genutzt werden können. Erstmals können jetzt konkrete Quellen der Lichtverschmutzung – in Form des in Richtung Weltraum abgestrahlten sichtbaren Lichts – lokalisiert werden. War es bisher nur möglich, grobe Flächenraster mit mehreren Kilometern Durchmesser zu vergleichen, so lassen sich mit neuen Datengrundlagen einzelne Lichtquellen sehr konkret ermitteln. Es zeigt sich, dass in Megastädten in Entwicklungsländern meist Flug- und Seehäfen die hellsten Orte sind. In Europas Hauptstädten sind es allerdings oft Orte des städtischen Lebens wie Sportstadien und belebte Innenstädte.

Das rasch wachsende Feld moderner Fernerkundungstechnologien erlaubt auch im sichtbaren Bereich die Fernerkundung bei Nacht. Nächtliche Lichtemissionen sind auf der einen Seite problematisch für das Ökosystem und Astronomen. Auf der anderen Seite liefern sie uns jedoch wichtige Informationen über unsere Städte.

Um diese Informationen nutzen zu können, müssen die städtischen Lichtquellen näher bestimmt werden: ihr Spektrum, ihre Ausstrahlungsrichtung, die durch Licht veränderte Landnutzung und die zeitliche Änderung der Beleuchtung. Die Studie hat durchaus auch praktische Anwendungen: Karten mit Angaben zur Lichtemission zeigen, an welchen Orten die Lichtverschmutzung und damit auch der Energieverbrauch besonders hoch sind, und wo sich Energie einsparen lässt.

Koautor Dr. Franz Hölker vom Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB) erklärt: Künstliches Licht macht einen großen Anteil am gesamten nächtlichen Energieverbrauch aus. Zu zeigen, wie man Licht effektiver einsetzen kann, birgt ein großes Energieeinsparpotenzial und kann dazu beitragen, Kosten zu reduzieren und die Umwelt weniger zu belasten.“

Kyba, C.C.M., Garz, S., Kuechly, H., Sánchez de Miguel, A., Zamorano, J., Hölker, F., (2015) „High-resolution imagery of Earth at Night: new sources, opportunities, and challenges.“ Remote Sensing,. 2015, 7(1), 1-23; doi:
http://dx.doi.org/10.3390/rs70100001

Die Studie wurde zu großen Teilen am Leibniz Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei, der FU Berlin und der Universidad Complutense de Madrid angefertigt.