Interaktive Lichtverschmutzungskarte

Die Lichtverschmutzungskarte besteht aus zwei Basis-Layern (Straßen- und Hybrid-Bing-Karten), VIIRS / Weltatlas-Overlays und Punkt-Feature-Overlays (SQM, SQC und Observatorien).

Direkte Jahresvergleiche sind zu vermeiden, da zu viele Faktoren beteiligt sind. Wenn Sie eine Analyse der Strahlungsänderungen (VIIRS / DMSP) über einen bestimmten Zeitraum durchführen möchten, verwenden Sie bitte die Anwendung Lighttrends.

Weitere Informationen finden Sie in der Hilfe.
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Danksagung

Vielen Dank an P. Cinzano und F. Falchi (Universität Padua) für die Genehmigung zur Reproduktion der obigen Karte, die aus lightpollution.it/dmsp entnommen wurde. Das ISTIL (Institut für Wissenschaft und Technologie der Lichtverschmutzung) in Thiene (Italien) unterstützte einen Teil der Studie für den Weltatlas für künstliche Himmelshelligkeit.

Wie Lichtstreuungen Lichtverschmutzung und Himmelslicht erzeugen

Die folgende Abbildung zeigt, wie ein Teil des Lichts, das wir am Boden abgeben, in die Linsen von Kameras an Bord von Satelliten gelangt.

Die Straßenlaterne gibt Licht in viele verschiedene Richtungen ab. Einige der Lichtstrahlen ("1") werden in den Himmel gerichtet und wandern vollständig durch die Erdatmosphäre. Von diesen Strahlen werden einige ("2") von Satelliten erfasst, wenn sie die Nachtseite unseres Planeten passieren. In noch anderen Fällen („3“) werden Strahlen von Staubpartikeln oder Molekülen in der Atmosphäre auf den Boden zurückgestreut und bilden so das bekannte „Himmelslicht“, das über Städten zu sehen ist. Gelegentlich werden nach unten gerichtete Strahlen („4“) vom Boden in den Himmel reflektiert, wo sie der Atmosphäre entweichen und von Satelliten gesehen werden können. Schließlich gelangen einige nach unten gestreute Strahlen („5“) in die Teleskope der Astronomen und blockieren so effektiv ihre Sicht auf das Universum.

Die von Satelliten erfasste Lichtmenge ist eine gute, grundlegende Schätzung der gesamt Lichtmenge, die vom Boden emittiert oder nach oben gestreut wird. Wenn wir einige Annahmen darüber treffen, wie viel Licht infolge von Reflexion oder Streuung in der Atmosphäre auf die Erde zurückkommt, können wir rückwärts arbeiten, um herauszufinden, wie viel Licht den Boden verlassen haben muss. Mit diesen Informationen können Forscher viele interessante Informationen über die Verwendung von Licht durch den Menschen im Besonderen und über Muster ihres globalen Verhaltens im Allgemeinen erhalten.

Die Geschichte des Lichts bei Nacht Satellitendaten

Einige der ersten künstlichen Satelliten, die in den 1960er Jahren zur Überwachung des Wetters gestartet wurden, konnten die nächtlichen Lichter der Erde sehen, aber ihre Kameras waren nicht leistungsstark genug, um wissenschaftlich nützliche Messungen durchzuführen. Etwa zur gleichen Zeit startete das US-Verteidigungsministerium sein Verteidigungsprogramm für meteorologische Satelliten, um Wetterinformationen zur Unterstützung der militärischen Prioritäten der USA zu sammeln. Während eines Teils jeder Umlaufbahn eines DMSP-Satelliten befindet er sich im Schatten der Erde auf der Nachtseite unseres Planeten, wo seine Kameras nicht nur Wolken und Kontinente, sondern auch die Lichter unserer Städte sehen.

Im Dezember 1972 wurde das DMSP deklassiert und seine Daten der zivilwissenschaftlichen Gemeinschaft zugänglich gemacht. Lichtverschmutzungsforscher haben den Wert dieser neuen Datenquelle sofort erkannt. Modelle, wie sich Licht durch die Erdatmosphäre bewegt, sagen voraus, dass die Anteile dieses Lichts in den Weltraum entweichen oder zurück auf den Boden streuen werden, und DMSP-Bilder könnten als entscheidende Überprüfung dieser Vorhersagen verwendet werden. Diese Überprüfungen wurden zunächst an einzelnen DMSP-Bildern durchgeführt, die jeweils nur einen kleinen Teil der Erde zeigten.

Im Jahr 2001 wurde ein „Weltatlas“ mit Kunstlicht bei Nacht veröffentlicht, der aus Einzelbildern besteht, die in wolkenfreien Nächten ohne Mondlicht aufgenommen wurden. Durch sorgfältige Kalibrierung der Daten und ein Modell der Lichtübertragung durch die Erdatmosphäre wurden im Weltatlas die ersten globalen Messungen der vom Menschen verursachten Lichtmenge durchgeführt. Da der Zweck des DMSP jedoch darin bestand, Wettervorhersagen zu treffen, konnten die Kameras an Bord von DMSP-Satelliten keine feinen Details auf dem Boden erkennen. Viele Städte wurden einfach als helle Lichtflecken ohne große Details gesehen.

In jüngerer Zeit startete die US-Behörde für ozeanische und atmosphärische Strahlung (NOAA) 2011 den Satelliten Suomi National Polar-Orbiting Partnership (KKW). Das Kernkraftwerk Suomi beförderte eine Kamera namens Visible Infrared Imaging Radiometer Suite (VIIRS) in die Umlaufbahn. Diese Kamera ist mit den besten Sensoren und Objektiven ausgestattet, die jemals für zivile Weltraummissionen eingesetzt wurden, und hat die Sicht auf die Erde bei Nacht verändert. Während auf den Nachtbildern der DMSP-Satelliten Objekte mit einer Größe von bis zu drei Kilometern zu sehen sind, können VIIRS Objekte mit einer Größe von weniger als einem Kilometer sehen. Infolgedessen können wir feine Details wie Autobahnen und Ringstraßen in Städten erkennen. Weitere Informationen zu den technischen Möglichkeiten von DMSP und VIIRS finden Sie hier.

Die virtuelle Datenflut der DMSP-Satelliten und des KKW Suomi ist jetzt für die Öffentlichkeit zugänglich. Hier sind einige Websites, auf denen Sie die Bilder selbst sehen können.

Diese Site verwendet sowohl DMSP- als auch VIIRS-Bilder und überlagert sie in einem interaktiven Google Maps, mit dem Benutzer die Erde schwenken und bestimmte Bereiche von Interesse vergrößern und verkleinern können. Mit Ausnahme von 2011 ist für jedes Jahr von 2008 bis 2015 eine Karte verfügbar. Ein Vergleich der verschiedenen Jahre zeigt, wie sich die Lichtmenge an einem bestimmten Ort auf der Erde ändert. Die folgende Abbildung zeigt die östliche Mittelmeerregion (obere Reihe) und einen Zoom im Bereich südwestlich von London (untere Reihe). Sie zeigt, wie sich die Auflösung der Bilder nach Verfügbarkeit der VIIRS-Daten im Jahr 2012 signifikant verbessert hat.

Beachten Sie, dass die Karten für 2012 und 2015 zwar aus derselben Quelle stammen, jedoch sehr unterschiedlich aussehen. Die Bilder aus dem Jahr 2012 werden so präsentiert, dass das schwache Licht in ländlichen Gebieten auf Kosten der hellen und nichtssagenden Stadtkerne betont wird. Im Vergleich dazu werden die Bilder der Karten 2013-15 so skaliert, dass sie die großen Helligkeitsunterschiede in den Städten genau widerspiegeln, ländliche Gebiete jedoch besonders dunkel erscheinen lassen. Das Bild unten, das sich über 250 Kilometer erstreckt und sich auf die US-Stadt Chicago konzentriert, zeigt das Nachtlicht aus der Metropolregion Chicago, das in einzelne Städte und Vororte aufgelöst ist.

Interessierte Leser können die neuesten VIIRS-Daten direkt über die NOAA-Website abrufen. Es sind sowohl tägliche als auch monatliche Durchschnittsbilder verfügbar. Beachten Sie jedoch, dass dies sehr große Dateien sind!

Jurij Stare aus Slowenien hat eine Website wie den Blauen Marmor erstellt, jedoch mit einer zusätzlichen Funktion: Die Lichtkarten sind in realen Einheiten kalibriert, sodass Benutzer die Menge des aufwärts gerichteten Lichts in verschiedenen Bereichen einfach (aber quantitativ) vergleichen können der Welt. Seine Website überlagert DMSP- und VIIRS-Bilder auf einer interaktiven Bing Map. Das folgende Beispiel zeigt Nordwesteuropa, das einige der am wenigsten verschmutzten Gebiete der Welt enthält, zusammen mit einer Skala (rechts), die die Bedeutung der Farben auf einer Skala von physikalischen Einheiten zeigt.

Die Farbskala auf dieser Karte ist besonders nützlich für die Beurteilung der Lichtmenge, die von Städten in ländliche Gebiete projiziert wird.

Die wahre Stärke der Karten von Blue Marble und Lightpollution.info liegt in der Fähigkeit, Regionen der Erde im Laufe der Zeit zu betrachten, um festzustellen, ob sich die Menge des Lichts, das den Boden verlässt, zum Guten oder Schlechten ändert. Dieses Bild vergleicht VIIRS-Bilder des Niger-Deltas im Süden Nigerias in den Jahren 2012 (links) und 2015 (rechts). Der dramatische Anstieg des Lichts zwischen diesen beiden Jahren ist auf die zunehmende Erdölförderung in dieser Region zurückzuführen, die heute mehr als 2 Millionen Barrel Öl pro Tag beträgt.

Diese interaktive Weltkarte, die erstmals im Jahr 2001 veröffentlicht wurde, präsentiert die Satellitendaten ein wenig anders als andere Websites. Anstatt die Farben so zu wählen, dass die Gesamtmenge des von den Sensoren auf dem Satelliten empfangenen Lichts angezeigt wird, zeigt der Weltatlas anhand von Farben, wie viel Licht am Boden auf künstliche Quellen zurückzuführen ist, die von der Erdatmosphäre zurückgestreut werden. Anhand des am Satelliten gemessenen tatsächlichen Lichts und eines Modells für die Lichtstreuung durch die Luft können Forscher vorhersagen, wie viel des in den Himmel gerichteten Lichts wieder auf den Boden gelangt. Dies gibt einen Hinweis darauf, wie viel „Himmelslicht“ vorhanden ist, und verschleiert unseren Blick auf die Sterne am Nachthimmel.

Während die Karten des Weltatlas oberflächlich wie die auf den genannten Websites aussehen, leuchten Gebiete außerhalb der Stadtzentren deutlicher, wie in dieser Ansicht von Australien:

Die Anzahl der Farben ist größer und ermöglicht eine feinere Unterscheidung zwischen den Stufen des künstlichen Lichts. Beispielsweise geben die äußeren grauen Konturen oben künstliche Helligkeitsstufen des Himmels an, die nur 5% über dem natürlichen Hintergrund liegen, was auf extrem dunklen Himmel hinweist. Die Ausdehnung der Grauzonen zeigt, dass Licht aus Städten viel weiter in ländliche Gebiete gelangt, als Forscher bisher angenommen hatten. Diese Art der Darstellung der Satellitendaten erleichtert auch die Unterscheidung von Orten mit wirklich „makellosem“ Nachthimmel, die im Wesentlichen von Lichtverschmutzung verschmutzt sind.

Im Juni 2016 wurde ein wichtiges neues Update des Weltatlas veröffentlicht, das die neueste Analyse der Daten von VIIRS enthält. Beachten Sie, dass Google Earth-Benutzer ein KMZ-Overlay herunterladen können, um die Weltatlas-Karten auf den Globus zu projizieren.

Schließlich gibt es noch eine zusätzliche Quelle für Bilder der nächtlichen Lichter der Erde: Astronauten an Bord der Internationalen Raumstation. Mit digitalen Spiegelreflexkameras und einer Erdverfolgungshalterung haben Astronauten Tausende solcher Bilder angehäuft.

Das Cities At Night-Projekt zielt darauf ab, die Identifizierung von Städten in den Bildern zu verdichten. Die Ziele vieler Astronautenbilder sind unbekannt, da sich die für die Raumstation aufgezeichneten Positionsinformationen nur auf den Punkt auf der Erde genau unter ihrem Flugweg beziehen, während die Astronautenbilder am häufigsten in Richtungen aufgenommen werden, die vom Flugweg abgewandt sind. Cities At Night basiert auf der Vertrautheit der Benutzer mit ihren eigenen Städten, um die Muster von Straßen und anderen beleuchteten Strukturen in den Bildern zu erkennen. Identifizierte Bilder werden auf einer Google Maps-Basis mit Markierungen angezeigt, die auf die Originalbilder zeigen. Das folgende Beispiel zeigt ein identifiziertes Bild von Peking, China.

Aufgrund der niedrigen Umlaufbahn der Raumstation - im Durchschnitt rund 410 Kilometer über der Erdoberfläche - haben Astronautenbilder von Städten die höchste Auflösung von allen. Sie zeigen Straßen, Flughäfen und sogar individuell beleuchtete Gebäude. Sie erzählen uns auch, wie die Farben der Städte in der Nacht ändern sich. Diese beiden Bilder zeigen die italienische Stadt Mailand, die 2012 (links) und 2015 (rechts) an Bord der Internationalen Raumstation aufgenommen wurde.

Das Stadtzentrum wurde in der Zwischenzeit merklich blauer, nachdem die Mailänder einen Großteil ihrer kommunalen Beleuchtung von Natriumdampf-Niederdrucklampen auf weiße LED-Lampen umgestellt hatten. Andere Instrumente, wie VIIRS, spüren diese Veränderungen ebenfalls. Beachten Sie jedoch, dass VIIRS nicht besonders empfindlich gegenüber dem zusätzlichen blauen Licht ist, das von neuen weißen LED-Straßenbeleuchtungssystemen ausgestrahlt wird. Städte, die auf LED umgestellt haben (z. B. Mailand) erscheinen in den letzten Jahren dunkler geworden zu sein, obwohl sie wahrscheinlich nicht.

Welche weiteren interessanten Informationen über unseren Planeten (und seine Bewohner) warten darauf, in nächtlichen Bildern der Erde aus der Umlaufbahn entdeckt zu werden? Überzeugen Sie sich selbst!

(Anmerkung des Herausgebers: Dieser Beitrag wurde im Juli 2016 aktualisiert und enthält nun Informationen zum neu aktualisierten Weltatlas für künstliche Himmelshelligkeit.)

Zoom ändern

Verwenden Sie das Mausrad, um den Zoom zu ändern, oder drücken Sie die +/- Tasten in der Symbolleiste. Sie können ein gewünschtes Rechteck auch vergrößern, indem Sie es mit gedrückter linker Maustaste ziehen. Eine andere Möglichkeit zum Vergrößern besteht darin, einfach auf die Karte zu doppelklicken und sie zu vergrößern.

Umwelt Wie Kaninchengene aus gewöhnlichen Zimmerpflanzen umweltverschmutzende Maschinen machen können

Künstliches Licht macht auch Himmelsbeobachtern und Astronomen das Leben schwer, die einen dunklen Himmel benötigen, um detaillierte Himmelsbeobachtungen durchführen zu können.

Die Website, die im Rahmen eines von der Europäischen Union finanzierten Projekts namens GEOEssential erstellt wurde, ermöglicht es Benutzern, bestimmte Regionen zu vergrößern und in der Vergangenheit zu sehen, wie sich die Lichtemissionen in einem bestimmten Bereich in den letzten Jahrzehnten verändert haben. Die Karte enthält Straßen, Städte und andere Orientierungspunkte, mit denen sich bestimmte Orte leicht finden lassen.

Kyba wollte, dass das Tool sowohl für Wissenschaftler als auch für die breite Öffentlichkeit nützlich ist. "Viele Satellitendaten werden online für alle kostenlos zur Verfügung gestellt, aber nur, weil sie kostenlos sind, heißt das noch lange nicht, dass sie zugänglich sind", sagte er. "Die Idee ist, dieses Tool jedem zur Verfügung zu stellen, damit jeder auf der Welt Zugriff auf diese Daten hat."

Die Karte enthält Daten von Spionagesatelliten, die zwischen 1992 und 2013 außer Dienst gestellt wurden. Der Satellit der Suomi National Polar-orbiting Partnership, der gemeinsam von der NASA und der National Oceanic and Atmospheric Administration betrieben wird, ist die Datenquelle von 2012 bis heute. Die Karte wird bei jedem Empfang neuer Satellitenbilder automatisch aktualisiert.

Kyba nutzt die Website, um zu verstehen, wie sich das von Städten erzeugte künstliche Licht und "Himmelslicht" verändert. Er plant, den Code der Website kostenlos zur Verfügung zu stellen, damit ähnliche Tools mit unterschiedlichen Datensätzen von Satelliten erstellt werden können.

"Man könnte etwas mit Meereis oder atmosphärischen Temperaturen anfangen oder den Daten darüber, wann Bäume ihre Blätter bekommen", sagte Kyba. "Für jeden Satelliten-Datensatz, den Sie sich vorstellen können, könnten Sie ein ähnliches System erstellen, um Trends über einen längeren Zeitraum hinweg zu betrachten. Ich hoffe, dass andere Menschen dies für ihre eigenen Zwecke anpassen werden."

Overlays, Features und Grundkarte

Der Bereich „Kartenebenen“ im rechten Menü enthält Steuerelemente, mit denen Sie eine gewünschte Überlagerung, Features und Basiskarte auswählen können. Überlagerung und Features haben einen Schieberegler unter der Auswahl, mit dem Sie die Deckkraft ändern können. Die Standarddeckkraft ist auf 60% eingestellt. Base

Es stehen zwei Basisschichten zur Verfügung, Bing Road und Hybrid, eine Mischung aus Satelliten- und Straßentypkarte. Diese beiden Basiszuordnungen werden vom Microsoft REST-Dienst bereitgestellt.

Optionen für SQM / SQC / Observatories

Klicken Sie auf das Zahnrad, um zusätzliche Optionen für die ausgewählte Funktion anzuzeigen. Sie können also. SQM-Punkte nach Name oder Datum filtern. Die Option "Observatorien" enthält zusätzliche Felder, die zum Auffinden und Bewerten der Lichtverschmutzung verwendet werden

Herrscher

Messen Sie die Entfernung und den Azimut. Linksklick zum Starten der Messung, Doppelklick zum Beenden. Azimut ist verfügbar, wenn die Linie nicht segmentiert ist und den Winkel vom Anfang der Linie bis zum Ende darstellt. Es werden mehrere Messungen unterstützt. Um alle Messungen zu löschen, klicken Sie erneut auf das Linealsymbol, um es zu deaktivieren.

Punktinformationen

Wenn Sie mit der linken Maustaste auf die Karte klicken, wird ein Popup mit den angeklickten Koordinaten (WGS84-Koordinatensystem in Grad, Minuten, Sekunden), dem Wert der sichtbaren VIIRS / DMSP-Überlagerung und der Höhe (250 m SRTM 4 http://srtm.csi.cgiar.org) angezeigt. in Metern an der angeklickten Stelle. Für den Weltatlas gibt es ein bisschen mehr Informationen. Wenn kein anderes Steuerelement aktiv ist, ist dies das Standardsteuerelement, wenn Sie mit der linken Maustaste auf die Karte klicken, es sei denn, der SQM / SQC-Layer ist sichtbar. In diesem Fall werden SQM / SQC-Informationen zuerst angezeigt, wenn Sie auf einen SQM / SQC-Punkt klicken.

Bereichsinformationen mit einem Polygon

Zeigt Statistiken des sichtbaren VIIRS / DMSP / WA-Layers an, der das gezeichnete Polygon schneidet. Zum Zeichnen des Polygons klicken Sie mit der linken Maustaste und doppelklicken zum Beenden. Das resultierende Popup kann verschoben werden, indem Sie an seinem Rahmen greifen und ihn neu positionieren. Die Schaltfläche Raw GeoTIFF exportiert die ursprünglichen Rohdaten, die vom Polygon abgeschnitten wurden. Mit der Schaltfläche RGB GeoTIFF werden die vom Polygon beschnittenen RGB-Daten exportiert. Der Export ist nicht nur für die Überlagerung mit dem Weltatlas verfügbar.

Bereichsinformationen mit einem Kreis

Zeigt Statistiken des sichtbaren VIIRS / DMSP / WA-Layers an, der den gezeichneten Kreis schneidet. Um den Kreis mit der linken Maustaste zu zeichnen, bewegen Sie die Maus und klicken Sie mit der linken Maustaste, um den gewünschten Radius zu erreichen. Das resultierende Popup kann verschoben werden, indem Sie an seinem Rahmen greifen und ihn neu positionieren. Die Schaltfläche Raw GeoTIFF exportiert die ursprünglichen Rohdaten, die vom Polygon abgeschnitten wurden. Mit der Schaltfläche RGB GeoTIFF werden die vom Polygon beschnittenen RGB-Daten exportiert. Der Export ist nicht nur für die Überlagerung mit dem Weltatlas verfügbar.

Fügen Sie eine SQM-Messung hinzu

Wenn Sie diese Option aktivieren, können Sie der Karte Ihre eigene SQM-Messung hinzufügen.

Geben Sie im Feld Name Ihren Namen oder Ortsnamen ein (nicht obligatorisch).
Datum / Uhrzeit Feld sollte enthalten Ihre Ortszeit (sehr wichtig!) Die Messung wurde durchgeführt. Sie können entweder aus dem Kalender-Applet auswählen oder es manuell eingeben. Muss im Format JJJJ-MM-TT HH: mm vorliegen.
Der SQM-Wert enthält den Wert, während das Kontrollkästchen „SQM-L“ aktiviert sein sollte, wenn Ihr SQM über eine Linse verfügt.
Der Kommentar sollte Ihre Kommentare zur Messung oder zusätzliche Informationen zum Ort enthalten (nicht obligatorisch).
Vor dem Absenden des Formulars muss eine Captcha-Bestätigung in das Textfeld Bestätigung eingegeben werden.
Klicken Sie auf "Senden", um das Formular zu senden.
Wenn das Schließen des Formulars erfolgreich ist, wird Ihre hinzugefügte Messung angezeigt. Verschieben Sie die Karte so, dass die Ebene aktualisiert wird, und stellen Sie sicher, dass kein Filter aktiv ist und möglicherweise den hinzugefügten Punkt verbirgt.

Orte suchen

Befindet sich in der oberen linken Ecke der Karte. Geben Sie einen Ort ein und durch Auswahl aus einem Dropdown-Menü wird die Karte neu positioniert. Es ist auch möglich, Koordinaten manuell in einem „Breiten- und Längengrad“ -Format einzugeben und aus einem Dropdown-Menü auszuwählen, das auf diese Koordinaten zoomt.

Koordinatenanzeige

Befindet sich in der unteren rechten Ecke der Karte. Zeigt die aktuellen Koordinaten des Mauszeigers oder der letzten Berührung an, wenn Sie ein Touchscreen-Gerät verwenden. Klicken Sie mit der linken Maustaste auf die Koordinatenanzeige, um zwischen den Anzeigemodi Dezimal und Grad / Minuten / Sekunden umzuschalten.

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