POLLUTION LUMINEUSE: CARACTÉRISTIQUES, CAUSES, EFFETS, SOLUTIONS - ENVIRONNEMENT - 2024

La pollution lumineuse est l'interférence dans la nature des sources de lumière artificielle causant des impacts négatifs sur les êtres vivants ou affectant les intérêts humains. Peu d'attention a été accordée à la pollution lumineuse, mais elle a un impact en modifiant les cycles naturels lumière-obscurité.

Pendant longtemps, les êtres humains ont utilisé la nuit pour leurs activités, illuminant artificiellement et affectant donc l'environnement naturel. La prise de conscience de la pollution lumineuse n'a émergé que dans les années 60-70 (20e siècle), lorsque les astronomes l'ont mis en garde. En effet, l'éblouissement des villes interfère avec les observations et les mesures des observatoires astronomiques.

Pollution lumineuse de la planète Terre. Source: Dominic Alves

La lumière artificielle se diffuse dans l'environnement et, grâce à ses propriétés de réflexion et de réfraction, elle finit par englober l'espace environnant. La réflexion détermine que les photons (unités élémentaires de lumière) rebondissent sur les surfaces et les particules qu'ils impactent.

La cause de la pollution lumineuse est la génération de lumière artificielle par des êtres humains en excès et sans contrôle. La croissance de la population humaine et sa concentration dans les centres urbains génère cette demande croissante de lumière.

De plus, l'inconscience concernant la capacité de la lumière en tant que polluant ne pose pas le besoin de son contrôle adéquat. Un éclairage public mal orienté, des panneaux d'affichage lumineux et la circulation nocturne des véhicules à moteur créent un excès de lumière.

La pollution lumineuse varie selon le type de lampe qui la génère, les plus polluantes étant celles qui fournissent une lumière blanc bleuté. La lumière pollue lorsqu'elle est projetée dans l'environnement, envahissant les zones privées et les zones éblouissantes ou encombrantes.

Selon la source qui l'émet, la pollution lumineuse provient de l'éclairage public ou privé, des publicités, des phares de véhicules et des réflecteurs de divertissement.

La pollution lumineuse a des effets négatifs sur les humains en modifiant leur horloge biologique. Cela affecte la santé en générant des problèmes nerveux, de l'insomnie et même des déséquilibres hormonaux.

De même, il entrave l'activité des observatoires astronomiques, car l'éblouissement des villes empêche la perception du ciel nocturne. Cela prive également les citoyens de cette expérience esthétique.

D'autre part, la pollution lumineuse implique un gaspillage d'électricité, qui représente des pertes économiques et un gaspillage de ressources. De plus, lors du processus de production de cette lumière gaspillée, d'autres polluants tels que le CO2 ont été générés.

La pollution lumineuse a des effets négatifs sur les écosystèmes naturels et peut affecter les oiseaux migrateurs, ainsi que les insectes et les grenouilles. La lumière modifie le chemin vers la mer des petites tortues après avoir fait éclore les œufs sur les plages.

En général, l'altération du cycle jour-nuit engendre des changements dans le comportement des êtres vivants. Ces changements affectent leur alimentation, leur reproduction et la relation prédateur-proie. Les plantes subissent des altérations de la photopériode (réponse à la durée jour-nuit), avec des conséquences sur la floraison.

La plus grande pollution lumineuse au monde se produit dans les pays les plus développés et dans les grandes villes. Les principales sources de pollution lumineuse se trouvent sur la côte est des États-Unis d'Amérique, en Europe, dans le nord de l'Inde, à Taiwan, au Japon et en Chine.

Les solutions à la pollution lumineuse sont sociales, juridiques et techniques. Socialement, il est nécessaire de faire prendre conscience de l'existence de ce type de pollution et de ses effets.

Sur le plan juridique, des lois strictes sont nécessaires pour réglementer l'utilisation de l'éclairage. De même, il est nécessaire d'interdire une lumière excessive au-dessus de l'horizon et de garantir la mise en œuvre de mesures techniques adéquates.

Techniquement, il existe des systèmes d'éclairage qui comprennent des lampes appropriées (monochromatiques), ainsi que dans la bonne orientation. Il existe également des minuteries qui vous permettent de régler le temps d'éclairage.

caractéristiques

La pollution lumineuse fait référence à la lumière artificielle lorsqu'elle est émise en excès ou en dehors de la plage dans laquelle elle est fonctionnelle. Les caractéristiques de diffusion de la lumière, telles que la réflexion, génèrent la soi-disant lueur lumineuse des villes.

En d'autres termes, la lumière émise est réfléchie sur les surfaces et lorsqu'elle se dirige vers l'atmosphère, elle rebondit sur les particules atmosphériques qui la renvoient.

L'échelle des ténèbres de Bortle dans le ciel

John E. Bortle a créé en 2001 une échelle (de 1 à 9) pour mesurer la luminosité du ciel nocturne. Le niveau 1 est le ciel le plus sombre que l'on puisse observer depuis la Terre, avec le plus grand nombre d'étoiles. Alors que le niveau 9 correspond au ciel nocturne vu du centre d'une grande ville, où peu d'étoiles sont vues.

Les causes

La cause fondamentale de la pollution lumineuse est l'émission de lumière par l'éclairage artificiel. Ceci est à son tour déterminé par une série de besoins humains qui incluent:

- Autoriser les activités nocturnes.

- Créer des conditions de sécurité citoyenne.

- Faciliter la sécurité de la circulation automobile.

- Étendre l'activité économique.

- Éclairage publicitaire.

- Éclairage ornemental.

Cette émission de lumière peut provoquer une pollution par l'action de trois facteurs principaux:

Problème direct

C'est le principal facteur de pollution lumineuse, car la lumière artificielle est émise dans l'environnement sombre pour l'éclairer. C'est une source puissante de pollution en raison de son intensité et elle est généralement multidirectionnelle.

Une ville moderne est une source de lumière, grâce à la combinaison d'innombrables sources qui incluent l'éclairage public et privé. Cela comprend les lampadaires ou les lampadaires des rues et des avenues, les lumières dans les maisons et les bâtiments pour l'activité économique, les enseignes lumineuses, les panneaux d'affichage et les phares des véhicules.

Cette lumière émise peut exercer directement son effet polluant, lorsqu'elle est dirigée vers un habitat d'êtres vivants. De même, il peut le faire secondairement par réflexion ou réfraction.

Réflexion sur les surfaces éclairées

La lumière émise se reflète sur les surfaces de la zone urbanisée telles que les rues, les bâtiments, les enseignes et tout objet dans son rayon d'action. Lorsque les photons entrent en collision avec ces surfaces, ils sont réfléchis dans différentes directions, générant la lueur lumineuse de la ville.

Cependant, ce facteur secondaire de contamination est évidemment plus faible que le premier. En effet, dans les villes où les ampoules sont correctement orientées, l'effet polluant de la réflexion est significativement faible.

Réflexion dans les particules atmosphériques

Enfin, la lumière émise et réfléchie est dirigée vers l'atmosphère et là, elle entre en collision avec les particules en suspension.

Les types

La pollution lumineuse peut être classée de différentes manières, selon le type de lampe qui la produit, ses caractéristiques ou la source qui la génère.

- Selon le type de lampe

La pollution lumineuse variera en fonction du type de lampe qui fournit la lumière. Les lampes monochromatiques telles que les lampes au sodium seront moins polluantes que les lampes à lumière blanche telles que les lampes fluorescentes ou certaines LED.

- Selon ses caractéristiques

Diffusion de la lumière projetée

C'est la diffusion de la lumière qui est diffusée et contribue sensiblement à l'éblouissement émis par les centres urbains.

Lumière invasive

C'est lorsque la source de lumière extérieure pénètre dans les maisons ou les zones où sa fonction d'éclairage ne correspond pas, devenant un polluant.

Éblouissement ou éblouissement

Il s'agit d'un éclairage excessif ou soudain qui éblouit les piétons et les conducteurs de véhicules et peut provoquer des accidents. Par exemple les feux de route d'un véhicule.

Éclairage hétérogène ou surpeuplement

Ce sont des zones avec un éclairage irrégulier, avec différentes sources de lumière, provoquant désorientation, confusion, distraction et stress. Par exemple, un grand nombre de panneaux lumineux et d'éclairage public.

De même, les zones avec un excès d'éclairage artificiel peuvent être présentées pour les tâches qui y sont effectuées.

- Selon la source

réverbères

Il s'agit de la plus grande source de pollution lumineuse qui existe, en particulier lorsque le système d'éclairage n'est pas conçu correctement. Cette source est responsable de 40 à 60% de la pollution lumineuse, à la fois par diffusion de lumière projetée et invasive.

Avertissements lumineux

Dans certaines grandes villes comme New York ou Tokyo, cette source lumineuse atteint des niveaux d'incidence élevés. C'est une cause directe de contamination par diffusion de lumière projetée et invasive puisqu'elle émet au-dessus de l'horizon.

Phares de véhicule

Il s'agit d'une source mobile et variable et dans les villes à fort trafic nocturne, elle devient un facteur important de pollution lumineuse. Selon le type de projecteur et si les règles d'utilisation ne sont pas respectées, il est à l'origine d'une pollution par éblouissement.

Éclairage privé

Les lumières des maisons, en particulier des bâtiments des grandes villes, génèrent une pollution lumineuse importante.

Réflecteurs

Généralement, c'est une source de pollution lumineuse ponctuelle, car ce sont les réflecteurs utilisés dans les spectacles publics. La pollution se produit par diffusion de lumière projetée et invasive.

Modifier les effets

Les effets de la pollution lumineuse peuvent être regroupés en trois grandes catégories:

- Effets sur le ciel nocturne

La pollution lumineuse générée par l'éblouissement des villes rend le ciel nocturne invisible. On peut voir les étoiles grâce au contraste de leur luminosité (propre ou réfléchie) dans le contexte des ténèbres célestes.

Aspect du ciel la nuit avec et sans pollution lumineuse. Source: Jeremy Stanley

L'éclat de la lumière des villes augmente la clarté du fond céleste au-dessus de la luminosité des étoiles, les rendant invisibles.

- Effets sur les humains et leur habitat

Intrusion de lumière extérieure

L'éclairage extérieur dans les villes génère souvent une pollution lumineuse en envahissant l'intimité des maisons. Parfois, cela peut être bénéfique, par exemple en nous permettant de nous déplacer la nuit sans allumer les lumières internes.

Cependant, cela limite les autres circonstances où vous voulez garder l'obscurité sans faire appel à fermer les fenêtres.

Impacts sur la santé

Les êtres vivants répondent aux rythmes circadiens, c'est-à-dire aux réponses physiologiques selon des périodes définies entre 20 et 28 heures. Par conséquent, la modification des cycles de lumière et d'obscurité génère des changements physiques, mentaux et comportementaux. La pollution lumineuse provoque de graves troubles du sommeil et donc du comportement chez l'homme.

La mélatonine est une hormone de sécrétion nocturne produite par la glande pinéale qui aide à réguler l'horloge biologique et réduit la production nocturne d'œstrogènes.

Il a été prouvé que lorsque le corps humain est soumis à un éclairage artificiel, la production de mélatonine est considérablement réduite. Selon des études (pas encore concluantes), cela pourrait augmenter le risque de certains types de cancer.

De son côté, l'Agence nationale de la sécurité sanitaire de l'alimentation, de l'environnement et du travail (Anses) a signalé d'autres risques de pollution lumineuse. Par exemple, le stress oxydatif généré dans la rétine par la forte incidence de certains types d'éclairage (ex: LED).

Impacts économiques

La pollution lumineuse est une conséquence d'un excès de lumière qui est diffusée, donc elle en implique un gaspillage. Une augmentation d'au moins 20% a été calculée, ce qui entraîne des pertes économiques directes.

Aux déchets générant une pollution lumineuse s'ajoutent tous les coûts économiques liés à leur production (ressources et pollution provenant d'autres sources).

En outre, la pollution lumineuse a forcé la création d'observatoires astronomiques dans des endroits très éloignés des centres peuplés. Cela a augmenté les coûts de construction et d'exploitation, principalement liés au transport des matériaux, des fournitures et du personnel.

Impacts techniques

L'astronomie a été affectée par la pollution lumineuse, en raison des effets susmentionnés sur le ciel nocturne. En fait, les astronomes ont été les premiers à en avertir et ont développé une grandeur pour le mesurer.

Cet indice est appelé la luminance du fond céleste et il mesure l'augmentation de sa clarté.

Impacts esthétiques

Quiconque n'a jamais été loin des centres urbains n'a pas pu apprécier pleinement un ciel étoilé. Cela implique la perte d'une expérience esthétique et émotionnelle significative, qui ne peut être vécue qu'en s'éloignant considérablement des villes.

Tenez compte du fait que la pollution lumineuse générée par les grandes villes s'étend sur des dizaines de kilomètres, se connectant aux villes voisines. Par conséquent, la même menace pour notre paysage nocturne et certains auteurs parlent de la perte culturelle de «l'expérience de la nuit»

- Effets sur les écosystèmes naturels et la biodiversité

Le cycle du jour et de la nuit avec leurs niveaux d'illumination caractéristiques ont gouverné l'évolution des espèces. Celles-ci ont donc adapté leur comportement à ce cycle dans chaque environnement particulier de la planète.

Les animaux

Les animaux sauvages sont encore plus sensibles à l'effet de la pollution lumineuse sur leur horloge biologique et leur éthologie (comportement). Les espèces aux habitudes nocturnes comme les chauves-souris et certains amphibiens voient leur habitat gravement affecté par l'éclairage nocturne.

Face à un éclairage inhabituel, les animaux s'adaptent bien soit par rejet, soit par attraction. Dans tous les cas, cela implique des changements dans leurs relations d'alimentation, de migration, de reproduction ou de prédateur-proie.

Par exemple, lorsque les nouveau-nés de tortues marines partent en mer après l'éclosion, ils perdent leur chemin vers les sources lumineuses. Les rapaces nocturnes tels que les hiboux ont besoin de l'obscurité pour détecter et traquer leurs proies.

Les espèces d'insectes et de grenouilles sont attirées par les sources lumineuses et leurs populations diminuent en conséquence. C'est pourquoi les bâtiments très éclairés à proximité des espaces naturels ont un effet négatif sur ces organismes.

Gardons à l'esprit que les espèces à cycle nocturne actif représentent une proportion importante du règne animal. On estime qu'environ 30% de tous les vertébrés et plus de 60% des invertébrés sont nocturnes.

Les plantes

La floraison des plantes est un processus déterminé par l'interaction de facteurs génétiques et environnementaux, y compris la photopériode. Autrement dit, ils répondent à la durée du jour et de la nuit, et l'altération de ces rythmes affecte la floraison de certaines espèces.

La relation des êtres vivants avec les cycles de la lumière et de l'obscurité est si pertinente qu'elle a motivé le développement de deux disciplines de la biologie. L'un d'eux est l'escotobiologie, qui étudie la relation entre la vie et l'obscurité. L'autre est la chronobiologie qui étudie les rythmes biologiques.

- Effets sur d'autres polluants

Pluie acide

Les effets photochimiques sont essentiels pour certains processus générés dans l'atmosphère. Par exemple, les radicaux NOx en présence de lumière génèrent des acides et en l'absence de lumière ils se décomposent.

Par conséquent, un éclairage artificiel continu augmente la production d'acides et donc de pluies acides. On estime que cette augmentation atteint entre 5 et 7%.

Gaz à effet de serre

Comme nous l'avons mentionné en faisant référence à l'effet économique, environ 20% de la lumière est gaspillée pour se transformer en pollution lumineuse. Mais cela a également des implications dans la génération d'autres polluants, en particulier dans la production de CO2.

La majeure partie de l'électricité est produite dans des centrales thermoélectriques et celles-ci émettent du CO2, qui est le principal gaz à effet de serre, à l'origine du réchauffement climatique.

Exemples d'endroits avec pollution lumineuse

Les cas les plus frappants de pollution lumineuse sont les grandes villes des pays développés. En raison de la forte concentration de la population et du niveau économique élevé, l'excès d'éclairage nocturne est évident.

En termes de régions du monde, la plus grande pollution lumineuse se trouve en Amérique du Nord, en Europe et en Asie.

Las Vegas (États-Unis) la nuit. Source: EconomicOldenburger - Alles über den Las Vegas Strip

En Amérique du Nord, les États-Unis se démarquent (en particulier sur la côte est), tandis qu'en Europe se distinguent la Grèce, Malte et l'Espagne, et en Asie le Japon, Taïwan et la Chine. Au niveau des villes aux États-Unis, Las Vegas et New York se démarquent. Les autres villes notables sont Moscou, Valence, Londres, Rotterdam, Paris, Hong Kong et Tokyo.

Dans ces villes, en raison de leur ampleur et de leur dynamisme socio-économique, la vie nocturne est intense, stimulant la demande d'éclairage dans les espaces publics et privés. De même, on note une augmentation du trafic automobile de nuit et une promotion commerciale par des publicités lumineuses.

Hong Kong

Une forte densité de population et une économie florissante font de Hong Kong une ville avec un niveau élevé de pollution lumineuse. Elle compte plus d'un millier de gratte-ciel, ce qui fait que certains la considèrent comme la ville la plus polluée par la lumière au monde.

Tokyo (Japon) éclairée la nuit. Source: Moyan Brenn d'Italie

Selon une étude de l'Université de Tokyo, la nuit à Hong Kong est mille fois plus lumineuse que la limite établie.

Las Vegas (États-Unis)

La plus grande source de revenus dans cette ville est le tourisme lié aux jeux d'argent, favorisant la plus grande concentration d'enseignes lumineuses au monde. En revanche, il est courant d'utiliser des réflecteurs haute puissance pour éclairer directement le ciel.

New York (Etats-Unis)

C'est l'une des villes les plus polluées par la lumière au monde, en particulier le quartier commercial de Manhattan. Curieusement, environ 90 000 oiseaux meurent chaque année lorsqu'ils entrent en collision avec des gratte-ciel désorientés par un éclairage intense.

Valence Espagne)

Valence est la ville espagnole la plus polluée par la lumière et certains la placent comme la plus grande d'Europe. En 2007, cette ville a dépensé 1,5 million d'euros de plus que Barcelone, malgré la moitié des habitants.

Cependant, aujourd'hui, un programme est encouragé pour remplacer les lampadaires inefficaces dans l'éclairage public afin de réduire la pollution lumineuse.

Solutions

Les solutions à la pollution lumineuse englobent des mesures sociales, juridiques et techniques.

- Social

Il est important de sensibiliser à la pollution lumineuse, à ses conséquences et à ses solutions, afin d'obtenir un soutien citoyen à sa maîtrise. Un soutien aux mesures législatives connexes et à l'utilisation rationnelle de l'éclairage à la maison et dans la communauté est nécessaire.

- Légal

Il existe une diversité de droits juridiques, y compris des droits qui doivent être protégés contre la pollution lumineuse. Du droit à la protection de la vision du ciel nocturne dans le cadre du paysage, à la protection des habitats naturels.

Par conséquent, il est essentiel d'avoir des lois qui réglementent l'utilisation de l'éclairage, limitant la pollution lumineuse. C'est-à-dire établir par voie réglementaire les périodes d'utilisation de l'éclairage et la mise en place d'équipements adéquats pour une utilisation rationnelle de la lumière.

L'interdiction de l'émission de lumière au-dessus de l'horizon est particulièrement pertinente, sauf pour les exigences de la navigation aérienne.

- Techniques

Les équipes

Il existe des lampes avec des minuteries qui permettent d'ajuster les périodes d'éclairage à ce qui est strictement nécessaire. De la même manière, les luminaires doivent focaliser la lumière strictement sur les zones requises et éviter sa diffusion.

Cela implique une conception adéquate du système d'éclairage et l'utilisation de l'équipement approprié pour chaque cas. Une attention particulière doit être portée à l'inclinaison, à la direction, aux caractéristiques et au type de luminaires.

Pour que la lumière ne dépasse pas la ligne horizontale, il existe des moulures appropriées qui permettent de focaliser les lampes vers le sol.

Type de lumière

La lumière la moins polluante est monochromatique, c'est-à-dire celle qui, contrairement à la lumière blanche, est constituée d'une seule longueur d'onde (ou de quelques longueurs). L'idéal sont les lampes sodium basse pression (lumière jaune), car elles génèrent moins de pollution lumineuse en provoquant moins d'interférences.

Zonage

Le zonage du territoire est important en fonction de ses besoins réels en éclairage et de sa vulnérabilité à la pollution lumineuse. Cela permet l'établissement à la fois de règlements et d'autres mesures techniques appropriées à chaque domaine.

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