22. Nov. 2017

Die jüngste Nachtlicht-Karte der NASA aus dem Jahr 2016.

Zu den vollkommen neuen Phänomenen, die der Mensch mit seiner Industriellen Revolution auf der Erde etabliert hat, gehört die Erleuchtung der Nacht. Waren es früher nur Vulkanausbrüche oder Brände, die in der dunklen Tageszeit für Licht sorgten, taucht inzwischen die künstliche Beleuchtung große Areale der Erdoberfläche rund um die Uhr in geradezu gleißendes Licht. Eine Studie, die jetzt in „Science Advances“ erscheint, zeigt, dass das nächtliche Strahlen auch in Zeiten des Energiesparens zunimmt.

Der Trend zu energiesparender Beleuchtung hat auf planetarer Ebene offenbar genau den entgegengesetzten Effekt. „Die Erde strahlt immer heller“, berichtete Christopher Kyba vom Deutschen GeoForschungszentrum in Potsdam auf einer Telefonkonferenz des Wissenschaftsmagazins „Science Advances“, „ich hätte wirklich nicht erwartet, dass dieser Trend so gleichförmig ist, weil so viele Länder immer heller strahlen.“ Kyba und seine Arbeitsgruppe hatten Beobachtungsdaten des US-Satelliten Suomi NPP aus den Jahren 2012 bis 2016 ausgewertet und hatten eine globale Zunahme der Helligkeit um 2,2 Prozent pro Jahr errechnet. Nur in ganz wenigen Staaten ist demnach die Belastung durch künstliches Licht in der Nacht zurückgegangen – und diese Staaten sind wie Syrien oder der Jemen Kriegs- oder Bürgerkriegsgebiete.

Die Lichtbelastung wird seit einigen Jahren als nachteiliger Umweltfaktor wahrgenommen. Astronomen schlugen zwar schon vorher Alarm, weil das künstliche Licht zunehmend ihre Teleskope blendete, doch erst seit auch Biologen und Mediziner vor andauernder Beleuchtung warnen, ist Lichtverschmutzung in der Diskussion. Das künstliche Licht beeinflusse, so die Begründung, die Biorhythmen der meisten Tier- und Pflanzenarten. Vor allem in Ballungsräumen wird der natürliche Wechsel von Helligkeit am Tag und Dunkelheit in der Nacht durch die künstliche Beleuchtung des Menschen nahezu aufgehoben. Doch auch weit jenseits der städtischen Bebauung macht sich ein sogenannter Lichtdom bemerkbar, weil die Strahlung in der Atmosphäre gestreut wird und viele Kilometer über die Stadtgrenzen hinaus als diffuses Licht bemerkbar ist.

Die kanadische Stadt Calgary aus der Umlaufbahn betrachtet. Links im Jahr 2010, rechts im Jahr 2015.

Die kanadische Stadt Calgary aus der Umlaufbahn betrachtet. Links im Jahr 2010, rechts im Jahr 2015.

Bild: Science Advances/Christopher Kyba, Earth Science and Remote Sensing Unit, NASA Johnson Space Center
Europa auf der jüngsten Nachtlicht-Karte der NASA aus dem Jahr 2016.

Europa auf der jüngsten Nachtlicht-Karte der NASA aus dem Jahr 2016.

Bild: NASA
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Die kanadische Stadt Calgary aus der Umlaufbahn betrachtet. Links im Jahr 2010, rechts im Jahr 2015.

Bild: Science Advances/Christopher Kyba, Earth Science and Remote Sensing Unit, NASA Johnson Space Center

Europa auf der jüngsten Nachtlicht-Karte der NASA aus dem Jahr 2016.

Bild: NASA

Die Umstellung von herkömmlichen Natriumdampflampen zu den energiesparenden und langlebigen LED läuft seit einigen Jahren in vielen Kommunen der entwickelten Welt. In dem Vierjahres-Datensatz, den die Arbeitsgruppe um Christopher Kyba analysierte, schlägt dieser Wechsel stark durch. Denn auch wenn die LED für viele Kommunen nur Kostenersparnis und geringerer Energieverbrauch bedeutet, macht die wirtschaftlichere Lichtquelle gerade die Beleuchtung von bislang noch aus Kostengründen dunklen Arealen möglich. Und genau dieser Effekt ist es offenbar, der den im Einzelfall sinnvollen Sparansatz auf nationaler oder sogar globaler Ebene in sein schieres Gegenteil verkehrt.

„Wir wissen, dass LED im Einzelprojekt Energie spart, aber auf den höheren Ebenen wird dieser Einspareffekt aufgehoben durch mehr Licht und zusätzlich erleuchtete Regionen“, so Kyba. Die Erkenntnis bringt die Geowissenschaftler hörbar ins Grübeln. „Der Anstieg ist enttäuschend, weil wir gehofft hatten, dass die hocheffizienten LED tatsächlich den Energieverbrauch drosseln würden“, bekannte etwa Kip Hodges, Professor für Erd- und Weltraumforschung an der Arizona State University und gleichzeitig Herausgeber von „Science Advances“. Immerhin hoffen Christopher Kyba und seine Kollegen, dass die energieeffizienten LEDs in Zukunft doch zu einer geringeren Stromrechnung führen werden und gleichzeitig die Lichtverschmutzung außerhalb der künstlich beleuchteten Areale spürbar senken werden. „Studien aus Städten wie Tucson, Arizona, zeigen, dass man mit Hilfe moderner LED-Technik die Lichtemission um zwei Drittel senken kann, ohne dass die Menschen das als dunkler wahrnehmen“, so der Forscher.

Bis sich dieser intelligente Einsatz von LED-Technologie global durchgesetzt hat, dürfte allerdings noch geraume Zeit verstreichen. Bis dahin wird die nächtliche Erde immer stärker erstrahlen, sogar stärker noch, als der Satellit Suomi NPP gemessen hat. Das VIIRS-Instrument an Bord des gemeinsam von der US-Raumfahrtbehörde NASA und der Ozeanographie- und Atmosphärenforschungsbehörde NOAA betriebenen Flugkörpers misst nämlich nur im eingeschränkten Spektralbereich von 500 bis 900 Nanometer. Die LED strahlen in der Regel jedoch ein wesentlich weißeres Licht aus als die warmgelben Natriumdampflampen. Ein beträchtlicher Anteil davon liegt unterhalb der Wellenlänge von 500 Nanometer und wird vom VIIRS-Instrument gar nicht wahrgenommen. Das wird auch in Zukunft so bleiben. Für die nächsten zehn Jahre planen NASA und NOAA insgesamt fünf Erdbeobachtungssatelliten, die im sichtbaren und infraroten Spektralbereich messen können. Nach Suomi-NPP ist Anfang November der erste der geplanten Vierer-Konstellation im Erdorbit angekommen. JPSS-1, oder NOAA-20, wie er seit kurzem heißt, wird noch vor Jahresende mit der Arbeit beginnen. Doch sein Instrument ist ebenso wie die der noch geplanten drei weiteren Satelliten baugleich mit dem VIIRS an Bord von Suomi-NPP und daher blind für den blauen Anteil im LED-Licht.