Light pollution as an environmental hazard

Tomasz Ściężor

Abstrakt

Light pollution is one of the most widespread but at the same time least noticeable environmental hazards resulting from human activity. It is defined as disturbing the nocturnal environment with light emitted by anthropogenic sources. Light pollution is described as the glare, the trespass, and the sky glow resulting from the scattering of artificial light in the atmosphere. The paper analyses the impact of these three categories on the environment. The results of the long-term research on this problem are presented. It was found that the largest impact on the environment, both direct by the glare and indirect by the sky glow, result from lamps with spherical shields and LED advertising billboards. The possible influence of light pollution on the eutrophication of reservoirs was also researched.

Keywords: light pollution, glare, sky glow, eutrophication

Streszczenie
Zanieczyszczenie świetlne jest jednym z najpowszechniejszych, lecz jednocześnie najmniej zauważalnych zagrożeń środowiskowych. Jest ono rozumiane jako zaburzanie nocnego środowiska naturalnego światłem emitowanym przez źródła antropogeniczne. Przejawia się poprzez: olśnienie, zaświecanie oraz łunę świetlną, powstającą wskutek rozpraszania sztucznego światła w atmosferze. Przedstawiono wpływ wymienionych kategorii zanieczyszczenia świetlnego na środowisko naturalne. Zaprezentowano wyniki własnych badań tego zagadnienia. Stwierdzono, że największy wpływ, zarówno bezpośredni poprzez olśnienie, jak też pośredni, poprzez łunę świetlną, mają lampy z kulistymi osłonami oraz reklamowe tablice LED. Zbadano również możliwy wpływ zanieczyszczenia świetlnego na eutrofizację zbiorników wodnych.

Słowa kluczowe: light pollution, glare, sky glow, eutrophication
References

[1] Allen J.A., Destruction of birds by light-houses, Bulletin of the Nuttall Ornithological Club 5, 1880, 131–138.

[2] Bartnicki M., Źródła światła, nowe możliwości, nowe zagrożenia, Zeszyty Naukowe Politechniki Białostockiej, Architektura 20, 2007, 15–24.

[3] Insect Photoperiodism, ed. Beck S.D. Academic Press, 9, 1980.

[4] Berry R.L., Light Pollution in Southern Ontario, Journal of the Royal Astronomical Society of Canada 70, 1976, 97–115.

[5] Chepesiuk R., Missing the Dark: Health Effects of Light Pollution, Environ Health Perspect. 117(1), 2009, A20–A27.

[6] Crawford D.L., Photometry: terminology and units in the lighting and astronomical sciences, The Observatory, 117, 1997, 14–18.

[7] Foster J.J., Smolka J., Nilsson D.E., Dacke M., How animals follow the stars, Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences 285(1871), 2018, 2017.2322.

[8] Guide on the Limitation of the Effects of Obtrusive Light from Outdoor Lighting Installations, Commission Internationale de ľEclarage, Technical Report No. 150:2003.

[9] Cinzano P., Falchi F., Elvidge C., Recent progression a second world atlas of the night-sky brightness. LPTRAN/LPDART realistic models, tomography of light pollution, accuratevalidation methods and extended satellite data analysis, [in:] StarLight: A Common Heritage, eds. C. Marín, J. Jafari, StarLight Initiative. Instituto de Astrofísica de Canarias, Canary Islands, 2007, 385–400.

[10] Fatal Light Awareness Program [online], http://www.flap.org (access: 29.03.2019).

[11] Guillemin A., Le Ciel, L.Hachette, Paris 1866, 384–385.

[12] Hänel A., Posch T., Ribas S.J., Aubé M., Duriscoe D., Jechow A., Kollath Z., Lolkema D.E., Moore C., Schmidt N., Spoelstra H., Wuchterl G., Kyba C.C.M., Measuring night sky brightness: methods and challenges, Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer 205, 2018, 278–290.

[13] IDA 1988, International Dark-Sky Association [online], http://www.darksky.org (access: 29.03.2019).

[14] Jechow A., Kyba C.C.M., Hölker F., Beyond All-Sky: Assessing Ecological Light Pollution Using Multi-Spectral Full-Sphere Fisheye Lens Imaging, Journal of Imaging 5(4), 2019, 46.

[15] Jung, J., Hojnowski C., Jenkins H., Ortiz A., Brinkley C., Cadish L., Evans A., Kissinger P., Ordal L., Osipova S., Smith A., Vredeveld B., Hodge T., Kohler S., Rodenhouse N., Moore M., Diel vertical migration of zooplankton in Lake Baikal and its relationship to body size, [in:] Ecosystems and Natural Resources of  ountain Regions. Proceedings of the first international symposium on Lake Baikal: The current state of the surface and underground hydrosphere in mountainous areas, eds. A.I. Smirnov, L. R. Izmest’eva, Nauka, Novosibirsk 2004, 131–140.

[16] Kubala M., Ściężor T., Oświetlenie gruntu przez zanieczyszczone świetlnie nocne niebo, [in:] Interdyscyplinarne zagadnienia w inżynierii i ochronie środowiska 2, ed. T.M. Traczewska, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 2012, 301–308.

[17] Kurvers R. H. J. M., Drägestein J., Hölker F., Jechow A., Krause J., Bierbach D., Artificial Light at Night Affects Emergence from a Refuge and Space Use in Guppies, Scientific Reports 8, 2018, 14131.

[18] Kyba C.C.M., Ruhtz T., Fischer J., Hölker F., Cloud Coverage Acts as an Amplifier for Ecological Light Pollution in Urban Ecosystems, PLoS ONE 6(3), 2011, e17307.

[19] Kyba C.C.M, Mohar A., Posch T., How bright is moonlight?, Astronomy & Geophysics 58(1), 2017, 1.31–1.32.

[20] Kyba C.C.M., Kuester T., Sánchez de Miguel A., Baugh K., Jechow A., Hölker F., Bennie J., Elvidge C.D., Gaston K.J., Guanter L., Artificially lit surface of Earth at night increasing in radiance and extent, Science Advances 3(11), 2017, e1701528.

[21] Le Tallec T., Perret M., Théry M., Light Pollution Modifies the Expression of Daily Rhythms and Behavior Patterns in a Nocturnal Primate, PLoS One 8(11), 2013, e79250.

[22] Lim H.S., Ngarambe J., Kim J.T., Kim G., The Reality of Light Pollution: A Field Survey for the Determination of Lighting Environmental Management Zones in South Korea, Sustainability 10(374), 2017, 1–11.

[23] Marconnot B., Comportement de chasse nocturne du Faucon pelerin Falco peregrinus à Belfort, Ornithos 10(5), 2003, 207–211.

[24] Massey P., Gronwall C., Pilachowski C.A., The spectrum of the Kitt Peak Night Sky, Publications of the Astronomical Society of the Pacific 102(655), 1990, 1046–1051.

[25] Moore M.V., Pierce S.M., Walsh H.M., Kvalvik S.K., Lim J.D., Urban light pollution alters the diel vertical migration of Daphnia, Verhandlungen des Internationalen Verein Limnologie, 27, 2000, 1–4.

[26] Astronomy for Amateurs, ed. J.A.W. Oliver, Longmans, Green 1888, 295.

[27] Ramsey P.H., Critical Values for Spearman’s Rank Order Correlation. Journal of Educational Statistics 14(3), 1989, 245–253.

[28] Ecological Consequences of Artificial Night Lighting, eds. C. Rich, T. Longcore, Island Press 2006.

[29] Skwarło-Sońta K., Skażenie światłem: co dziś wiemy o jego wpływie na funkcjonowanie organizmu człowieka?, KOSMOS – Problemy Nauk Biologicznych, 4(309), 2015, 579–587.

[30] Squires W.A., Hanson H.E. The destruction of birds at the lighthouses on the coast of California, Condor 20, 1918, 6–10.

[31] Skarżyński K., Iluminacja obiektów architektonicznych a zanieczyszczenie środowiska światłem, KOSMOS – Problemy Nauk Biologicznych 4(309), 2015, 553–562.

[32] Stare J., Light Pollution Map. Earth Observation Group, NOAA National Geophysical Data Center [online] https://www.lightpollutionmap.info (access: 29.03.2019).

[33] Stone E.L., Harris S., Jones G. Impacts of artificial lighting on bats: A review of challenges and solutions, Mammalian Biology – Zeitschrift für Saugetierkunde 80, 2015, 213–219.

[34] Ściężor T., Kubala M., Kaszowski W., Light Pollution of the Mountain Areas in Poland, Archives of Environmental Protection 38(4), 2012, 59–69.

[35] Ściężor T., Kubala M., Wpływ chmur niskich i wysokich na bliskie i dalekie zanieczyszczenie świetlne, Czasopismo Techniczne 2-Ś/2012, 253–260.

[36] Ściężor T., A new astronomical method for determining the brightness of the night sky and its application to study long-term changes in the level of light pollution, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 435(1), 2013, 303–310.

[37] Ściężor T., Balcerzak W., Wpływ zanieczyszczenia świetlnego na eutrofizację Zbiornika Dobczyckiego, KOSMOS – Problemy Nauk Biologicznych 4(309), 2015, 599–610.

[38] Ściężor T., Naturalne i antropogeniczne czynniki łuny świetlnej nocnego nieba, Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej, Kraków 2018.

[39] Verheijen F.J., Photopollution: artificial light optic spatial control systems fail to cope with. Incidents, causation, remedies, Experimental Biology 44(1), 1985, 1–18.

[40] Walker M.F., Light Pollution in California and Arizona, Publications of the Astronomical Society of the Pacific 85(507), 1973, 508–519.