Umweltportal Luxembourg – Studie zu Lichtverschmutzung in Luxemburg: Besseres Licht für mehr Lebensqualität!

Im Rahmen einer Pressekonferenz haben Staatssekretär Camille Gira und der Schweizer Experte Dr. Lukas Schuler die Ergebnisse einer Studie zur Situation der Lichtverschmutzung in den 105 Luxemburger Gemeinden vorgestellt und erste Ansätze zu einer rationelleren Nutzung der Außenbeleuchtung, die ein besseres Gleichgewicht zwischen der Notwendigkeit einer ausreichenden Beleuchtung und Anliegen im Bereich des Naturschutzes und der Lebensqualität der Bürger herstellt, erklärt.

» Studie zu Lichtverschmutzung in Luxemburg: Besseres Licht für mehr Lebensqualität!

Die Lichtglocke über einem Sportplatz (z.B. Eishockey, Fussball, Tennis)

In Deutschland und Österreich existiert ein Grenzwert für Lichtimmissionen, der für geplagte Anwohner die senkrecht gemessene Beleuchtungsstärke an der Fensterkante auf maximal 1 Lux festsetzt. Das entspricht immer noch knapp vier Vollmonden – zuviel Licht für einen gesunden Schlaf und für Zugvögel. Nehmen wir aber einmal an, man wollte ein Haus so neben einen Sportplatz stellen, dass dieser Grenzwert eingehalten wird.

Das bringt uns direkt zum Thema: Wie gross ist die den Sportplatz umgebende Lichtglocke, welche dem Wert von 1 Lux entspricht?

Das Resultat sehen Sie für typische Beispiele in den nachfolgenden Bildern. Unsere Annahmen, welche eingeflossen sind, haben wir angegeben, so dass man besser vergleichen kann. Die Lichtglocke wurde gewollt lediglich für die indirekte Emission berechnet. Das heisst die Lichtquellen sind nicht berücksichtigt und wir gehen von einer exakt begrenzten und homogenen Beleuchtung aus, was eine starke Vereinfachung zur Realität darstellt, jedoch den Berechnungsaufwand massiv reduziert. Die halben Abstandswerte in x und y und die ganze Höhe in z gelten ab Platzmitte.

Eishockey

eishockeyfeld

Länge·Breite = 60m·30m, Radius = 8m, Eh = 500 lx, Albedo = 0.4

Fussball

fussballfeld

Länge·Breite = 100m·64m, Eh = 200 lx, Albedo = 0.2

Tennis

tennisplatz

Länge·Breite = 29.77m·16.97m, Eh = 500 lx, Albedo = 0.3

Für ein Hochhaus, das neben einen Sportplatz gebaut werden soll, bedeutet unser Resultat, dass der Abstand zur Platzmitte beim Tennis über 72m, beim Fussball 140m und beim Eishockey 155m betragen sollte.
Und das wie gesagt noch ohne die direkten Immissionen ab Lichtquelle, die in den unteren Stockwerken die Anwohner zusätzlich stören könnten.

Sportplatzbeleuchtungen stehen immer wieder im Fokus von Anwohnern, die sich dadurch gestört fühlen. Die Normen zur Beleuchtung von Sportplätzen haben klare Vorgaben, für welche Sportart und Klasse oder Liga welche Beleuchtungsstärke gilt, so dass die Spieler sich und ihre Kollegen, aber natürlich auch die gespielten Pässe gut sehen.
Mit ein Grund für die Höhe der Lichtmasten sind also die fliegenden Bälle, die nicht in der Dunkelheit verschwinden und plötzlich wieder auftauchen sollen.

Dark-Sky Switzerland: Das Problem der direkten Blendung durch die Flutlichter, oder neuerdings auch LED, kann nur durch gute und gezielte Abschirmung in den Griff bekommen werden. Schräg stehende oder symmetrische Strahler am Platzrand sind deshalb im Aussenraum unerwünscht.

Die Lichtplaner verwenden zur Berechnung und Visualisierung Programme. In der Regel wird damit aber die Einhaltung der Norm sicher gestellt und im besten Fall die Immissionswerte betroffener Anwohner berechnet und reduziert.

Das Bild zum Ausmass der Lichtglocke haben wir jedoch noch nicht gesehen und rufen die Betreiber von Sportplätzen dazu auf, aus diesem Grund die Ausschaltzeiten immer einzuhalten, damit die Störungsquelle eben wirklich nur temporär wirkt.

Zugvögel reagieren bei diffuser Bewölkung und Nebel (schlechte Sicht) auf Lichtquellen, welche Vollmondstärke erreichen. Das Verhalten, die Lichtquelle anzufliegen, um dem Nebel zu entkommen, ist angeboren. Für die Beleuchtungsstärke eines Vollmondes, müssten die obigen Abstandswerte etwa verdoppelt werden.

Das heisst bis 492m über einem Eishockeyfeld, 414m über einem Fussballfeld und 230m über einem Tennisplatz wird ein Zugvogel bei schlechter Sicht durch die Lichtglocke noch angezogen werden.

Wer einen konkreten Fall genau berechnet haben will, wende sich an unsere Geschäftsstelle und verlange ein Angebot durch einen Lichtplaner, der bei Dark-Sky Switzerland Mitglied geworden ist.

 

Wann löscht in der Stadt Zürich das Licht?

Eine Maturandin hat uns für ihre Abschluss-Arbeit diese Frage gestellt und wir wussten es auch nicht genau. Der Zeitrafferfilm gibt die Antwort.

Werktags haben wir unsere Zeitrafferkamera auf der Urania-Sternwarte über Nacht laufen lassen.

Der Film zeigt, dass trotz Nachtruhe das Lichterlöschen erst um Mitternacht einsetzt. Ausserdem zeigt der Film gut, dass die neuesten Plan Lumière Objekte sich in die Nacht einfügen (St. Peter und Fraumünsterkirche), während alle anderen überbelichtet erscheinen.

Die Zeit wurde um den Faktor 60 beschleunigt. Das heisst eine Sekunde Film entspricht einer Minute Echtzeit und eine Minute Film entspricht einer Stunde Echtzeit.

 

 

Aufhellung des Nachthimmels durch Sportplatzbeleuchtung

Der Lichtplaner Roland Bodenmann hat mich von Dark-Sky Switzerland am 17. Februar 2015 eingeladen, bei einer kontrollierenden Lichtmessung zum neu geplanten und installierten Sportplatz Brüggligeld in Aarau dabei zu sein.

Der Sportplatz hat unmittelbar angrenzende Anwohner in Einfamilienhäusern. Diese Ausgangslage verlangte eine sorgfältige Lichtplanung, um Immissionen während dem Spielbetrieb so gering als möglich zu halten. Daher wurden die simulierten Lichtstärken an den Hausfassaden der Häuser nachgemessen. Danach wurde der Einfluss jeder einzelnen Leuchte der den Häusern zugewandten Spielfeldhälfte überprüft.

2015-02-17_landeskarte_bruegglifeld_messpunkte

Das Fussballfeld wird in diesem Fall von acht Masten flankiert. Für die Einzelmessung interessierten nur die vier Masten (grüne Punkte bei 1-4) bei der Strasse mit den Einfamilienhäusern.
Während der ganzen Messungen blieben benachbarte Lichtquellen entweder konstant ein (Eishockeyfeld und Nebenplatz) oder aus (Strassenbeleuchtung, Gartenbeleuchtungen)

sqmback_04

Lukas Schuler, Präsident von Dark-Sky Switzerland: «Ich habe diese einmalige Gelegenheit genutzt, um mit meinem Sky-Quality-Meter (SQM) die Aufhellung des Nachthimmels über dem Spielfeld durch jeden einzelnen Lichtmast zu messen.»

Um meine eigenen Messpunkte (blau) auf dem grünen Rasen einfach zu lokalisieren, habe ich die Mitte zwischen den gegenüberliegenden Masten  verwendet, selbst wenn die Ausrichtung der Strahler teilweise leicht davon abwich, um die tiefen Immissionen bei den Nachbarn zu erreichen.

Wie immer mit einem SQM wurde im Zenit gemessen. Ich habe dazu ein Stativ verwendet und hinter meinem Rucksack, bzw. vor mich als Schattenwerfer positioniert. Der Flutlichtstrahl wäre sonst ebenfalls auf die Linse gefallen und hätte jede Genauigkeit vernichtet.

Messpunkt 1 liegt also auf dem blauen Punkt und misst im Zenit den Unterschied mit ein-, bzw. ausgeschaltetem Mast 1 auf dem grünen Punkt. Das galt analog auch für die Masten 2-4.

Wie schon bei der Aufhellung des Nachthimmels durch Weihnachtsbeleuchtung wurden 10 Messungen pro Situation gemacht (vorher 10 und nachher 10).
Resultate
Mast
Messpunkt
eingeschaltet
Zenitleuchtdichte
ausgeschaltet
Zenitleuchtdichte
Differenz
Nr. mag/arcsec2 cd/m2 mag/arcsec2 cd/m2 %
1 14.81
±0.06
0.1284
±0.0070
14.95
±0.07
0.1136
±0.0069
12
2 15.09
±0.08
0.0993
±0.0074
15.32
±0.13
0.0811
±0.0083
18
3 15.14
±0.11
0.0951
±0.0097
15.54
±0.04
0.0660
±0.0025
31
4 15.12
±0.10
0.0968
±0.0097
15.38
±0.10
0.0764
±0.0074
21

Die Zunahme der Himmelshelligkeit über dem Spielfeld beträgt also pro Lichtmast zwischen 12% bis 31%.

Wie erklären wir die grossen Unterschiede zwischen nahezu identischen Leuchtquellen?

Der relative Anteil der Änderung am Himmel war grösser, wenn die Dunkelheit am Himmel grösser war. Die unterschiedliche Dunkelheit am Himmel können wir gut erklären:

  • Neben dem Spielfeld befindet sich links das zum Zeitpunkt offene und kontinuierlich beleuchtete Eishockeyfeld. Das heisst beim Messpunkt 1 haben wir mehr Licht vom Hockeyfeld am Himmel als beim Messpunkt 4.
  • Neben dem Spielfeld rechts befindet sich der schlechtere Platz. Auch bei diesem Platz war die veraltete Beleuchtung in Betrieb. Messpunkt 4 war hier am nächsten bei dieser Lichtquelle, Messpunkt 1 am weitesten entfernt.
  • Das Hockeyfeld hellt stärker auf als der alte Fussballplatz. So erwartet man den minimalen Einfluss der benachbarten Lichtquellen näher beim Fussballplatz als beim Hockeyfeld.

Tatsächlich dürfte also der Wert von 31% am ehesten dem indirekten Einfluss eines nach Normen beleuchteten Fussballplatzes entsprechen.

Für alle Hobby- und Amateurastronomen lässt sich ableiten, dass sich zwar jeder zusätzliche Meter Entfernung von störenden Lichtquellen lohnt, aber man in den Städten in mehrfachen Helligkeit eines Vollmondes am Himmel ertrinkt.

Lukas Schuler
Präsident Dark-Sky Switzerland

 

 

Aufhellung des Nachthimmels durch Weihnachtsbeleuchtung

Anhand der Weihnachtsbeleuchtung eines der grössten Einkaufszentren der Schweiz wurde untersucht, was diese lokal für die Aufhellung der Nacht am Himmel konkret bedeutet.

Zentrum Glatt von weitem in Weihnachtsbeleuchtung gehüllt.
Das Zentrum Glatt in Wallisellen kann sogar aus über einem Kilometer Distanz noch mit der Dekoration der Bahnhofstrasse mithalten.

Die Weihnachtsbeleuchtung unseres Versuchsobjektes besteht aus 269’000 LED Lämpchen, welche das Gebäude wie einen Lichtervorhang auf allen vier Seiten einhüllen.

Damit man besser versteht, wie viel Licht ein solches Gebäude durch die Weihnachtsbeleuchtung ausstrahlt, haben wir eine Schätzung aufgrund der Messung der Leuchtdichte gemacht.

An der Fassade massen wir 4.5 cd/m2. Mit den Dimensionen der vier Seiten des Hochhauses multipliziert, ergibt sich eine Leuchtfläche von 6300 m2, welche ca. 356’000 Lumen emittiert (ein kleinerer Teil davon durch die Fenster nach Innen).

Dark-Sky Switzerland: Das Licht der Weihnachtsbeleuchtung des Glatt entspricht etwa 42 herkömmlichen Strassenlampen, die 1 km Kantonsstrasse beleuchten könnten.

Wie gross ist nun die Aufhellung der Nacht?

Unsere Messungen wurden in der Weihnachtszeit von 2014 vorgenommen. Die Beleuchtung schaltete damals um Mitternacht aus.

Methode:
sqmback_04Wir haben auf einem Stativ mit der Wasserwaage ein Sky Quality Meter (SQM) senkrecht zum Zenit ausgerichtet. Standorte 450m weg vom Glattzentrum erwiesen sich als unzuverlässig für eine präzise Messung.
Unsere Messungen erfolgten daher neben dem Gebäude, auf öffentlich zugänglichem Gelände, 120m vom Hochhaus entfernt.
Wir haben die Messung in vier verschiedenen Nächten wiederholt, um der unterschiedlichen Bewölkung Rechnung zu tragen.
Ausserdem haben wir pro Abschaltung, aus einer langen Serie von Einzelmessungen vor und nach der Abschaltung jeweils 10 benachbarte Werte vor nach der Abschaltung verwendet, um Einflüsse von schwankender Temperatur und wechselnder Bewölkung so gering wie möglich zu halten. Dennoch ist es sehr wichtig, eine gewisse Anzahl Einzelmessungen zu kombinieren, um den Messfehler zu minimieren.
Die Resultate
Vor Abschaltung Nach Abschaltung Differenz Himmel
mag/arcsec2 cd/m2 mag/arcsec2 cd/m2 in % Qualität
16.20
±0.02
0.0359
±0.0007
16.31
±0.03
0.0323
±0.0008
10% hohe Wolken
18.53
±0.06
0.0042
±0.0002
18.61
±0.06
0.0039
±0.0002
8% klar
14.79
±0.02
0.1313
±0.0028
14.87
±0.02
0.1218
±0.0023
7% Hochnebel
15.57
±0.02
0.0640
±0.0011
16.19
±0.03
0.0360
±0.0011
44% feucht, Nieseltropfen

Wir sehen, die Messungen in einer Nacht sind recht stabil, jedoch stark wetterabhängig.

Die Weihnachtsbeleuchtung des Einkaufszentrums hellt den Himmel in 120 Meter Entfernung im Zenit um mindestens 7% auf (klares, auch astronomisch interessantes Wetter).

Unter ungünstigen Witterungsbedingungen (Gefahr für Zugvögel) beträgt die Aufhellung bis zu 44%!
Wer mir dieses Resultat nicht glaubt, ich habe diese Messung öffentlich im Schweizer Fernsehen durchgeführt (siehe Beitrag in Einstein).
Und nein, es waren keine Tropfen und kein Kameralicht auf der Linse.

Das sind keine schönen Resultate. Aber wir wollten es einmal konkret dokumentiert haben. Die Lichtverschmutzung liegt in der Verantwortung jedes Einzelnen, der unnötig (lange) Licht macht.

Lukas Schuler
Präsident Dark-Sky Switzerland