Jornada ICGC. Contaminació lumínica: de la dada a la mesura d’impactes i afectacions.

• La Jornada
• Sergi Paricio, del Servei de Prevenció i Control de la Contaminació Acústica i Lumínica, Departament de Territori i Sostenibilitat
• Contaminació lumínica i espais naturals. La serra del Montsec. Dr. Salvador J. Ribas, director científic del Parc Astronòmic Montsec
• Contaminació lumínica i espais urbans. Impactes i afectacions. Dr. Salva Bará. Área de Óptica del Departamento de Física Aplicada. Facultade de Óptica e Optometría. Universidade de Santiago de Compostela.
• Els mapes d’emissions lumíniques de l’ICGC. Vicenç Palà. CS-PCOT
• Autors

La Jornada

La il·luminació nocturna, originada principalment en les grans àrees urbanes,  està entre els principals elements de contaminació medi ambiental. El vertiginós creixement de la brillantor del cel nocturn no tan sols perjudica la percepció dels astres, sinó també preocupa als agents medi ambientals pels seus efectes directes en la fauna així com en termes d’eficiència energètica, estalvi econòmic i compliment de les normatives.

L'Institut Cartogràfic i Geològic de Catalunya (ICGC) ha desenvolupat una arquitectura operacional per obtenir les emissions lumíniques observades des de l'aire en unitats de candeles/m² i resolucions espacials submètriques, combinant imatges nocturnes calibrades d'un sensor hiperespectral i d'una càmera fotogramètrica de molt alta resolució. La contaminació lumínica és, però, un problema multidisciplinari que es pot abordar des de moltes perspectives i competències professionals, tal com es proposa en aquesta jornada, que va tenir lloc el 29 de febrer del 2016.

Sergi Paricio, del Servei de Prevenció i Control de la Contaminació Acústica i Lumínica, Departament de Territori i Sostenibilitat

El Decret 190/2015, de 25 d’agost, de desplegament de la Llei 6/2001, de 31 de maig, d’ordenació ambiental de l’enllumenament per a la protecció del medi nocturn, ja es va informar al butlletí 18. El seu àmbit d’aplicació són les instal·lacions i els aparells d’il·luminació, tant de titularitat pública com privada, de nova instal·lació, i a les modificacions i ampliacions d’instal·lacions existents, tant pel que fa a la il·luminació exterior com a la interior amb afectació a l’exterior, en relació amb la contaminació lumínica que poden produir. Les excepcions també es detallen en l’article 3. Aquest Decret va entrar en vigor el 27 de novembre de 2015.

  El criteris que determinen les característiques de la il·luminació són:

• la vulnerabilitat de l’entorn envers la contaminació lumínica,
• l’horari de funcionament de la instal·lació d’il·luminació,
• l’ús a què es destina la instal·lació.

  En funció dels criteris anteriors, el Decret estableix les característiques permeses de:

• làmpades
• flux d’hemisferi superior (FHS)
• nivells d’il·luminació
• nivells de luminància
• nivells màxims d’intrusió lumínica.

  També determina quatre zones de protecció en funció de la vulnerabilitat del medi nocturn envers la contaminació lumínica:

  Aquestes zones s’han de plasmar en el “Mapa de la protecció envers la contaminació lumínica a Catalunya”, que s’ha d’actualitzar en el termini màxim de 2 anys des de la data d’aprovació del Decret.

 

Contaminació lumínica i espais naturals. La serra del Montsec. Dr. Salvador J. Ribas, director científic del Parc Astronòmic Montsec

Els efectes de la contaminació lumínica es donen en diferents àmbits com ara:

Astronomia

• observatoris lluny de les ciutats,
• limitacions en les observacions,
• patrimoni cultural.

Medi natural o biològic

• més del 50% dels éssers vius són nocturns,
• afectació a la vegetació i als cicles vitals dels animals. 

Salut humana

• supressió de la melatonina (cronodisrupció).

Altres

• despesa energètica,
• contaminació atmosfèrica,
• seguretat?

  Va comentar l’experiència de “protegir” la qualitat del cel del Montsec i de les avantatges de ser un lloc protegit STARLIGHT, que van des del reconeixement de la qualitat de cel, per la biodiversitat i per posar en valor el paisatge nocturn. Aquest fet proporciona:

• facilitat ‘moral’ de promoure accions de protecció del cel nocturn.
• millora en el posicionament estratègic en el mercat del turisme científic i en particular de l’astroturisme, la qual cosa també aporta beneficis econòmics:

  El ponent va aclarir els conceptes bàsics de la mesura de la contaminació lumínica, ja que aquesta mesura té dues principals aproximacions. La primera es fonamenta en la mesura del flux lluminós detectat per a l’observació des de satèl·lit, des de l’estació espacial internacional o des de vols nocturns. La segona és la mesura de la brillantor del cel des de la superfície terrestre mitjançant diversos dispositius.

• Habitualment el que mesurem és luminància (tot sovint s’empra la terminologia de brillantor del cel), s’expressa en candeles/m² o per tradició astronòmica en magnitud per segon d’arc quadrat.
• Alguns instruments poden determinar la il·luminació, que consisteix en el flux lluminós total que travessa una superfície i s’expressa en lux.

  Pel que fa a l’elaboració d’un mapa de contaminació lumínica (CL) la metodologia dissenyada (Ribas 2015) empra la mesura en vehicle amb SQM-LU controlada pel programari RoadRunner (Rosa 2011) que integra les dades GPS i genera sortides en ASCII per processats i en KML per visualitzacions ràpides.

Es comença amb la definició de rutes en el territori, a hores d’ara ja s’han estudiat zones per tot Catalunya: serra de Montsec i el seu entorn, valls del Pirineu, plana de Lleida, així com zones protegides d’altres províncies. A les imatges següents es poden veure les zones de l’entorn del Montsec, així com els resultats obtinguts:

 

  

  En relació amb la xarxa de mesures contínues i en col·laboració entre el Parc Astronòmic Montsec i  el  Servei per la Prevenció de la Contaminació Acústica i Lumínica s’ha posat en marxa la prova pilot de Xarxa Catalana de Contaminació Lumínica (XCLCat).  Les estacions definides es basen en dispositius SQM-L. Tots han estat intercalibrats per tal que les dades siguin comparables. La creació d’una xarxa de mesures contínues permet l’estudi d’evolucions temporals, tant anuals com horàries, i facilitarà a llarg termini l’estudi de l’evolució de la qualitat del cel.

En zones protegides es mesuren efectes que estan absents en zona urbana, com el cicle lunar complet o l’efecte de la Via Làctia.

La presència de núvols o boires pot alterar els valors de fons de cel. Incrementant la brillantor de manera crítica en zones urbanes.

Conclusions

• El mal ús de la llum en una zona urbana arriba i afecta les zones protegides. Com a conseqüència se’n poden derivar efectes sobre el medi natural i la salut més enllà dels més coneguts de la pèrdua del cel nocturn.
• Per poder garantir la preservació d’un indret és necessari fer accions de protecció tant en l’àmbit legal com en el territori: plans d’enllumenat.
• El recurs del cel nocturn de qualitat pot esdevenir un generador o motor econòmic mitjançant certificacions internacions i creació d’espais visitables i/o productes turístics associats.

Contaminació lumínica i espais urbans. Impactes i afectacions. Dr. Salva Bará. Área de Óptica del Departamento de Física Aplicada. Facultade de Óptica e Optometría. Universidade de Santiago de Compostela.

El ponent remarca que cal centrar-se en la definició de contaminació lumínica com a qualsevol efecte advers causat per la llum artificial, i que les ciutats són una font de contaminació, com es pot observar a la imatge. Amb els impactes que suposa en àmbits diferents:

1. Elevada despesa pública, que no és esperable que es redueixi amb el canvi a LED.
2. Baixa relació senyal/soroll, la qual cosa genera riscos innecessaris: confusions, distracció davant d’obstacles.
3. Modificació no controlada del paisatge nocturn, fet pel qual perdem la visió del cel amb estels i es generen canvis en la percepció de l’entorn. 
4. Canvis o especificitat de l’ecologia urbana, ja que cal destacar que la vida va evolucionar sota cicles estables de llum i foscor. 

  Entrada a l’era de la melanopsina, que és un fotopigment de les cèl·lules fotosensibles de la retina i que estan directament involucrades en la regulació del ritme circadiari i altres respostes no visuals induïdes per la llum. En concret, els efectes circadiaris són usualment avaluats d’acord amb la irradiància espectral sobre un pla tangent a la còrnia i perpendicular a l’eix òptic de l’ull.

 

  Així doncs,  hem de veure la llum com un mitjà i no un fi, que també és un agent contaminant i, per tant, un risc que s’ha de convertir en oportunitat per a la salut. Els reptes d’una il·luminació sostenible són:

• Millorar les tècniques i els models per mesurar amb exactitud els nivells de contaminació lumínica, quantificar globalment els efectes no visuals de la llum i avaluar-ne els efectes a l’àmbit dels ecosistemes.
• Transferir aquestes millores a la pràctica: amb la definició dels límits de contaminació lumínica permesos per evitar efectes negatius sobre la salut i per mantenir l’afectació mediambiental en uns nivells acceptables, adaptant i reforçant el marc legal aplicable.
• Actuar per
  • aplicar assenyadament el principi de precaució,
  • dissenyar des d’una visió global i no solament energètica,
  • posar èmfasi en la reducció del consum energètic i no solament en l’eficiència, 
  • promoure una nova cultura de la llum,
  • implementar plans de transició factibles i
  • posar en pràctica mecanismes de verificació i control.

 

Els mapes d’emissions lumíniques de l’ICGC. Vicenç Palà. CS-PCOT

El desenvolupament de models ICGC de compensació atmosfèrica i de visió fotòpica (ull humà), conjuntament amb mesures de sensors hiperespectrals (CASI) i càmeres fotogramètriques (DMC) de l’ICGC, ens permet  l’estimació quantitativa de la luminància  (cd/m² ) i, per tant, generar mapes d’emissions lumíniques. La comparativa en el temps del fenomen i natura de la il·luminació nocturna es duu a terme a l’ICGC d’acord amb els vols nocturns abans i després de, per exemple, aplicar mesures correctores o plans directors d’enllumenat per als municipis. En aquest sentit, es va realitzar sobre el municipi de Sant Cugat, un vol realitzat el novembre del 2012 i un altre vol realitzat a gener de 2014, en el marc dels convenis signats entre l’ICGC, l’Ajuntament de Sant Cugat del Vallès i l’empresa CITELUM IBERICA, SA.

Pel que fa a la natura de la llum, el resultat d’aplicar la metodologia pròpia ICGC per tal d’obtenir les signatures espectrals de tipus de làmpades i els algoritmes de processat, fusió i extracció del paràmetre físic cd/m², ens permet obtenir classificacions dels principals tipus de làmpades i valors de luminància.

La utilització d’un sensor fotogramètric  DMC, ha permès reduir el nivell de soroll de les mesures del sensor hiperespectral en VNIR, és a dir, augmentar la sensibilitat per valors baixos de cd/m². Per l’altra banda, els sensors hiperespectrals en VNIR ens han permès el calibratge absolut de la càmera mètrica, arribant a proporcionar mesures físiques del flux de llum (luminància)  a la resolució de 25 cm (molt superior als 3 m del obtinguts amb els sensors hiperespectrals) fins a 0.35-0.65 cd/m².

Cal afegir que, amb l’objectiu de validar els resultats obtinguts, s’han portar a terme mesures de camp, durant la nit, en zones de referència de Sant Cugat, del Vallès amb un luminancímetre de camp de l’empresa CITELUM IBERICA, SA, i el suport de posicionament geodèsic de l’ICGC.

Per tant, com a resum, l'Institut Cartogràfic i Geològic de Catalunya (ICGC) ha desenvolupat una arquitectura operacional per obtenir les emissions lumíniques observades des de l'aire en unitats de candeles/m² i resolucions espacials submètriques, així com informació sobre la natura de les làmpades, combinant imatges nocturnes calibrades d'un sensor hiperespectral i d'una càmera fotogramètrica de molt alta resolució.

Imatge nocturna DMC representant en color els canals multiespectrals calibrats.

Superposició sobre la ortoimatge, de la identificació de valors cd/metre quadrat per a la millor identificació i accions de planificació en eficiència en enllumenat.

Variació de la il·luminació entre els vols de 2012 i 2014 al municipi de Sant Cugat del Vallés

A l'esquera Flux lluminós del sensor hiperespectral (a la part superior) i la DMC (part inferior). A la dreta classificació en 10 intervals donats sensor hiperespectral (a la part superior) i la DMC (part inferior). Tant la imatge sensor hiperespectral com DMC corresponent al mateix territori.

Autors

Redactat per:Sergi Paricio, Salvador J. Ribas , Salva Bará, Vicenç Palà i Jordi Corbera

Per saber-ne més: Sergi Paricio, Salvador J. Ribas , Salva Bará, Vicenç Palà i Jordi Corbera