ESA-Astronaut*innen helfen aus dem All bei der Kartierung der Lichtverschmutzung in Europa

Astronauten auf der Station haben in den letzten zwei Jahrzehnten gesehen, wie Städte nachts heller leuchten, da energieeffizientere und hellere Straßenbeleuchtung eingeführt wurde.

Als die ESA-Astronautin Samantha Cristoforetti während ihrer jüngsten Minerva-Mission aus dem All auf die Erde blickte, leuchteten Städte heller als die Sterne. Samantha und andere europäische Astronauten haben seit 2003 über eine Million Bilder der Erde bei Nacht mit Digitalkameras aufgenommen, um das wahre Ausmaß der Lichtverschmutzung zu veranschaulichen.

Ein europäisches Forschungsteam verarbeitete die Bilder und verglich sie im Laufe der Zeit. Dies zeigte eine deutliche Zunahme der Lichtverschmutzung in städtischen Gebieten und eine Verschiebung hin zu weißen und blauen Emissionen. Dies ist auf die weit verbreitete Einführung von Leuchtdiodenlampen, auch als LED-Technologie bekannt, zurückzuführen.

“Aus dem Weltraum betrachtet sieht das Bild aus wie ein Krebsscan oder ein fluoreszierendes Spinnennetz, das immer weiter wächst”, sagt Alejandro Sánchez de Miguel, Forscher an der britischen University of Exeter. Ihr jüngster Artikel hebt hervor, wie invasiv Nachtlichter sind und welche negativen Auswirkungen sie auf die Umwelt haben.

Während Europa das Licht ausschaltet, um Energie zu sparen, warnen Wissenschaftler, geht es nicht nur darum, die Rechnungen zu senken – die helleren Nächte stören den nächtlichen Kreislauf von Menschen, Tieren und Pflanzen.

Beitrag von Astronauten

Farbbilder, die von der Internationalen Raumstation aufgenommen wurden, sind die beste Quelle für Wissenschaftler, um künstliches Licht bei Nacht zu kartieren. Aktuelle Satellitenbilder sind dafür nicht geeignet, da ihre Farbempfindlichkeit die Emissionen bei niedrigen Wellenlängen nicht in ausreichender Qualität zeigt.

„Ohne die von den Astronauten aufgenommenen Bilder hätten wir die Umweltauswirkungen der Umstellung auf LEDs nicht gesehen“, erklärt Alejandro. „Astronautenfotos waren und sind immer die Grundlage für die nächtliche Erdbeobachtung“, fügt er hinzu.

Zusammengesetzte nächtliche Farbkarten, die vor und nach dem Ausbau der LED-Straßenbeleuchtung erstellt wurden, zeigen bei Kunstlicht deutlich mehr Weißtöne.

Die Änderungen sind von Land zu Land unterschiedlich und spiegeln unterschiedliche Straßenbeleuchtungssysteme und -richtlinien wider. Während die Lichtverschmutzung in Italien und Großbritannien deutlich zugenommen hat, zeigen Länder wie Deutschland und Österreich weniger dramatische Veränderungen der spektralen Emissionen.

Mailand war die erste Stadt in Europa, die ihre Straßenbeleuchtung vollständig auf weiße LEDs umstellte. In Großbritannien war bis Anfang 2019 mehr als die Hälfte der öffentlichen Beleuchtung umgerüstet.

Deutschland wird immer weißer und heller und es werden immer noch viele Leuchtstoff- und Quecksilberlampen verwendet.

„Bis zum Ende dieses Jahrzehnts könnte ganz Europa aus dem All weiß aussehen“, sagt Alejandro.

Auf der wärmeren Seite des Spektrums leuchtet Belgien dank der weit verbreiteten Verwendung von Natriumdampf-Niederdrucklampen tief orange. Natriumdampf-Hochdrucklampen lassen die Niederlande in goldenem Licht erstrahlen.

Bei schlechtem Licht

Laut Wissenschaftlern untergräbt der Übergang zu weißem und blauem Licht die natürlichen Nachtzyklen auf dem gesamten Kontinent, stört den Tag- und Nachtrhythmus lebender Organismen, einschließlich des Menschen, mit negativen Auswirkungen auf die Gesundheit von Tierarten und ganzen Ökosystemen.

Die Studie untersucht drei Hauptnebenwirkungen: Unterdrückung von Melatonin, die phototaktische Reaktion von Insekten und Fledermäusen und die Sichtbarkeit von Sternen am Nachthimmel.

„Wenn wir Straßenlaternen einschalten, entziehen wir unserem Körper das Hormon Melatonin und stören unseren natürlichen Schlafrhythmus“, erklärt Alejandro.

Die meisten Insekten und nachtaktiven Tiere sind extrem lichtempfindlich. Nicht nur Motten, sondern fast alle in Europa brütenden Fledermausarten leben in Gebieten, in denen die spektrale Zusammensetzung der nächtlichen Beleuchtung weiß geworden ist. Wissenschaftler sagen, dass dies einen direkten Einfluss auf ihre Fähigkeit hat, sich zu bewegen und auf eine Lichtquelle zu reagieren, was auch als phototaktische Reaktion bezeichnet wird.

Menschen und andere Tiere nutzen die Sterne seit langem zur Navigation. Die heutige Verschlechterung der Sichtbarkeit von Sternen geht über Geolokalisierung und astronomische Beobachtungen hinaus. Wissenschaftler befürchten, dass das Fehlen des Nachthimmels das Empfinden der Menschen für „Natur“ und ihren Platz im Universum negativ beeinflussen könnte.

Das Lichtparadoxon

Obwohl die LED-Beleuchtungsrevolution versprach, den Energieverbrauch zu senken und die Nachtsicht der Menschen – und damit ihr Sicherheitsgefühl – zu verbessern, zeigt die Studie, dass die Gesamtemissionen gestiegen sind. Paradoxerweise steigt die Abhängigkeit der Gesellschaft vom Licht, je billiger und besser die Beleuchtung ist.

Das Papier spekuliert über die Existenz eines “Rebound-Effekts” in der Außenbeleuchtung, bei dem Energieeffizienz und damit verbundene Kostensenkungen die Nachfrage nach Beleuchtung erhöhen und Effizienzgewinne ausgleichen.

Allerdings werden die Nächte in europäischen Städten etwas dunkler. Angesichts der drohenden Energiekrise ist die Verschwendung von Licht finanziell noch schmerzhafter. Einige europäische Städte schalten ihre Lichter aus – von Madrid bis Paris und über Berlin sind Hunderte Denkmäler und öffentliche Gebäude nachts nicht mehr beleuchtet.

Diese Initiativen sind Teil der Bemühungen, den Energieverbrauch um 15 % zu senken, gemäß Plänen, die letzten Monat von der Europäischen Kommission veröffentlicht wurden. Das Ziel hat einen doppelten Zweck: eine widerstandsfähigere und autonomere Wirtschaft vor dem Winter zu unterstützen und die CO2-Emissionen verantwortungsvoll zu reduzieren.