Good night, starlight

Nun wissen wir es also – belegt durch harte Zahlen: Obwohl LED-Leuchten alle Voraussetzungen mitbringen, die grassierende Lichtverschmutzung und damit auch den Energieverbrauch für Außenbeleuchtung zu reduzieren, werden die Nächte heller. Die bereits vor Jahren geäußerten Befürchtungen erhalten durch eine neue Forschungsarbeit von Chris Kyba und seinen Kollegen traurige Bestätigung. Wenn Licht billiger wird, wird halt mehr und heller beleuchtet.  Dabei ginge es anders.

Im Juni 2016 wurde ein neuer Lichtverschmutzungsatlas von Fabio Falchi, Pierantonio Cinzano und anderen veröffentlicht. Er zeigt, dass mehr als 99% der Bevölkerung Europas unter lichtverschmutztem Himmel lebt und 60% die Milchstraße nicht mehr sehen können. Der Atlas basiert auf den neuen höher auflösenden VIIRS-Daten aus dem Jahr 2014.
Im Juni 2016 wurde ein neuer Lichtverschmutzungsatlas von Fabio Falchi, Pierantonio Cinzano und anderen veröffentlicht. Er zeigt, dass bereits jetzt mehr als 99% der Bevölkerung Europas unter lichtverschmutztem Himmel lebt und 60% die Milchstraße nicht mehr sehen können. Der Atlas basiert auf den neuen höher auflösenden Daten des auch von Kyba et al. verwendeten VIIRS-Instruments an Bord des Wettersatelliten Suomi-NPP. Sie stammen aus dem Jahr 2014, und damit noch vom Anfang der Umstellung auf LED. Bild: Falchi et al. 2016

LEDs sparen gewaltige Mengen an Energie. Aber nur, wenn man die Ersparnisse nicht zur Beleuchtung bislang unbeleuchteter Flächen und zur helleren Beleuchtung bislang völlig ausreichend heller Flächen einsetzt: Genau das passiert aber, wie Satellitendaten zeigen.

Aber es ist noch schlimmer. Selbst wenn die Beleuchtungsstärke konstant bliebe, würde die Lichtverschmutzung ansteigen. Das zeigen Simulationen, die letztes Jahr bereits von einem Team um Fabio Falchi aus Italien veröffentlicht wurden:

Links erneut das oben gezeige Bild aus Falchi et al. 2016. Rechts eine Simulation der Lichtverschmutzungszunahme, wenn alle Lampen auf Weißlicht-LEDs mit 3000K umgestellt würden. Die Zunahme ist erschreckend - und das schon bei gleichbleibender Beleuchtungsstärke.
Links erneut das oben gezeige Bild aus Falchi et al. 2016. Rechts eine Simulation der Lichtverschmutzungszunahme, wenn alle Lampen auf Weißlicht-LEDs mit einer Farbtemperatur von 4000 K umgestellt würden. Die Zunahme ist erschreckend – und das schon bei gleichbleibender Beleuchtungsstärke. Bild: Falchi et al. 2016

Denn Weißlicht-LEDs entahalten, anders als die noch verbreiteten, orangen Natriumdampflampen, einen hohen Anteil an blauem Licht unter 500 Nanometer Wellenlänge. Das blaue Licht wird besonders stark in der Atmosphäre gestreut, weit mehr als rotes oder grünes Licht. Den Effekt kennen wir tagsüber alle: Der Himmel ist blau, weil er im Licht des gestreuten blauen Anteils des Sonnenlichts leuchtet.

Und wir sind dabei, dieses Licht massenhaft in die nächtliche Natur einzuführen, ohne uns über die Folgen im Klaren zu sein: durch Weißlicht-LEDs.

Dabei könnten LEDs, im Vergleich zu klassischen Gasentladungslampen

  • Licht bedarfsgerecht erzeugen, denn sie sind technisch leicht dimmbar, können also zum Beispiel zu später Stunde in der Lichtleistung reduziert werden,
  • mit Bewegungssensoren gekoppelt nur dann beleuchten, wenn Licht gebraucht wird,
  • zielgerichtet beleuchten, denn ihre geringe Größe erlaubt die einfache Konstruktion voll abgeschirmter Leuchtengehäuse und damit die Vermeidung von Streulicht,
  • nahezu jedes beliebige Farbspektrum erzeugen, und damit zum Beispiel die Emission des besonders schädlichen Blauanteils im Lichtspektrum vermeiden.

Nur der dritte Punkt wird aus meiner Erfahrung von den meisten LED-Straßenlampen erfüllt, die übrigen nur an besonderen Orten und vereinzelten Pilotprojekten. Zum Beispiel auf der “Insel der glückseligen Astronomen”, La Palma:

Bei Nacht ist kaum ein Unterschied zum Licht der alten Natriumdampf-Lampen zu erkennen. Die gute Abschirmung sorgt außerdem dafür, dass kein Licht direkt in den Himmel gestrahlt wird. Gut für Astronomen und andere Erdenbewohner.
“PC Amber” LED-Leuchten auf La Palma. Diese Variante emittiert nur sehr wenig blaues Licht und wäre gerade für ländliche Regionen ideal. Bei Nacht ist kaum ein Unterschied zum Licht der alten Natriumdampf-Lampen zu erkennen. Die gute Abschirmung sorgt außerdem dafür, dass kein Licht direkt in den Himmel gestrahlt wird. Gut für Astronomen und andere Erdenbewohner. leider teurer als Weißlicht-LEDs und daher kaum irgendwo verwendet.

Neben der besseren Lichtfarbe werden die Straßenlampen hier nach Mitternacht teilweise abgeschaltet, teilweise gedimmt. La Palma ist deswegen übrigens weder eine Hochburg des Verbrechens noch nächtlicher Autounfälle.

Experten empfehlen eine noch bessere Variante blaulichtarmer LEDs, “True Amber”. Aber schon die oben dargestellten PC Amber wären ein gewaltiger Fortschritt gegenüber Weißlicht-LEDs, wie das Bild unten zeigt:

Der RGB-Auszug des Bilds zeigt, dass der Hauptteil des LED-Lichts im Roten Spektralbereich liegt, und nur sehr wenig im Blauen. So soll es sein.
Der RGB-Auszug des Bilds zeigt, dass der Hauptteil des LED-Lichts im Roten Spektralbereich liegt, und nur sehr wenig im Blauen. So sollte es sein.

Der Satellitensensor, den Kyba und sein Team für die Untersuchung der globalen Lichtemissionen verwendeten, ist für dieses blaue Licht übrigens unempfindlich (das verwendete VIIRS-DNB-Instrument ist eigentlich für meteorologische Untersuchungen ausgelegt). Deshalb wäre eigentlich eine Abnahme der Helligkeit in den Daten zu erwarten, wenn alte Lampen durch neue LEDs ausgetauscht werden. Tatsächlich sieht man eine Zunahme.

Die Erklärung dafür ist eben der Rebound-Effekt.

Rot bedeuten mehr, blau weniger und gelb gleich viel Licht im Vergleich von 2012 zu 2016: Die Karte zeigt die aus den VIIRS DNB-Daten errechneten Änderungen der beleuchteten Fläche (A) und der Helligkeit bereits illuminierter Flächen (B). Die meisten Länder der Welt sind heute heller als vor fünf Jahren – die größten Zuwächse verzeichnen Asien, Afrika und Südamerika. Blaue Flecken sind auf regionale Besonderheiten zurückzuführen: Kriege (wie im Falle von Syrien oder Jemen) oder großflächige Waldbrände, die in Australien beispielsweise die „erleuchtete“ Fläche kurzfristig erhöhten. Besonders schwierig ist die Interpretation von Gebieten nördlich von 60° Nord wegen der dort außergewöhnlichen geografischen Beleuchtungsverhältnisse, oder auch Ländern im Tropengürtel Afrikas, wo dauerhafte Wolken die Messungen erschweren. Um Effekte von Mondlicht, Wolken und Sensorartefakten zu minimieren, wurden nur wolkenfreie Aufnahmen bei geringem Mondlicht gemittelt. Die Datennahme beschränkte sich außerdem auf den Monat Oktober, um allzu starke Unterschiede hinsichtlich Schneedecke und Laubbewuchs zu verhindern – beide beeinflussen den Anteil des ins All reflektierten Lichts erheblich. Bild: Kyba et al. 2017
Rot bedeuten mehr, blau weniger und gelb gleich viel Licht im Vergleich von 2012 zu 2016: Die Karte zeigt die aus den VIIRS DNB-Daten errechneten Änderungen der beleuchteten Fläche (A) und der Helligkeit bereits illuminierter Flächen (B). Die meisten Länder der Welt sind heute heller als vor fünf Jahren. Blaue Flecken sind auf regionale Besonderheiten zurückzuführen: Kriege bzw. großflächige Waldbrände in Australien.  Bild: Kyba et al. 2017

Was macht man nun mit dieser Erkenntnis? Zunächst mal lernt man, dass das wirtschaftliche Argument nicht funktioniert. Geld für Beleuchtung ist offenbar immer genug da.

Zum anderen, dass es um die Nacht nicht gut steht. Für Nachtfalter und anderes nokturnes Leben interessiert sich der Mensch in der Regel nicht, wichtiger sind ihm Komfort und Sicherheit. Auch wenn die reflexhafte Behauptung, mehr Licht bringe mehr Sicherheit, empirisch kaum belegbar ist.

Vielleicht ändert sich etwas, wenn sich ein wirklich nachteiliger Effekt von zu viel Licht bei Nacht auf die menschliche Gesundheit zeigt. Ob der aber neben anderen Umweltgiften besonders herausstechen würde? Den größten Einfluss hat vermutlich ohnehin das allabendliche Starren auf PC- und Handybildschirm. Gegen den 24-Stunden-Tag draußen helfen zur Not lichtdichte Vorhänge.

Und den Sternenhimmel gibt es auch als App. Da spart man sich auch das Frieren unter freiem Himmel.

Man sagt, dir Hoffnung stürbe zuletzt. Aber was die Zukunft der dunklen Nacht angeht, sehe ich schwarz. Oder weiß bzw. blau. Einen echten, einigermaßen natürlichen Sternenhimmel werden zukünftige Generationen nur noch in ausgezeichneten Schutzzonen erleben können.

Das ist deprimierend.

4 thoughts on “Good night, starlight

  1. Torsten Güths 2017-12-03 / 6:04

    Hallo Jan, ein wichtiger und guter Beitrag!

    Allerdings meine Frage: Warum hast Du in der (online) Version deines F.A.Z. Artikels (“Die Nächte sind blauer geworden”) nicht auch drauf hingewiesen, wie Beleuchtung gestaltet werden muss zur Minimierung der Lichtverschmutzung?
    Gerade jener Beitrag hat vermutlich mehr Personen erreicht, als dieser Blog. Aber es bleibt im F.A.Z.-Artikel nur beim allgemeinen Beklagen (wie in so vielen Artikeln anderer Autoren über dieses Thema) und kein Leser wird auf die Möglichkeiten der bedarfsgerechten Steuerung, Dimmung, Abschirmung, warme amber Farbe hingewiesen!

    Viele Grüße aus dem grau-nass-kalten-ätzhellen(!)-Deutschland
    Torsten

    • Jan Hattenbach 2017-12-03 / 20:31

      Hallo Thorsten,

      beim FAZ-Artikel gings es mir in erster Linie darum, auf die Arbeit von Kyba et al. hinzuweisen, und diese hat vor allem ein Ergebnis: Sie entzaubert den Mythos von der LED-Beleuchtung als Energiesparer. Nicht weil die LED per se schlecht ist, sondern weil der Mensch sie falsch einsetzt.

      Dass ich darüber hinaus nicht auf Alternativen eingegangen bin, hatte dann auch Platzgründe, die ich hier im Blog nicht habe. Du kannst diesen Aspekt aber gerne auch bei den Kommentaren auf FAZ online ergänzen!

      Viele Grüße,
      Jan

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