26.03.2019

16.03.2019

Innovation & Forschung

Radiance Light Trends: Veränderungen der Lichtemissionen

Eine neue Webanwendung, entwickelt von einem GFZ-Forscher, ermöglicht es allen Interessierten, die von Satelliten seit 1992 vermessenen Trends der nächtlichen Beleuchtung selbst zu analysieren. Es sind keine geowissenschaftlichen Vorkenntnisse nötig.

Radiance Light Trends: Veränderungen der Lichtemissionen zoom
Satellitenbild mit projizierten Lichtmessdaten des Tuscon International Airport, wo von August bis Oktober 2014 etwa 650 Außenleuchten ausgetauscht wurden.

Viele wissenschaftliche Satellitendaten sind im Prinzip kostenlos verfügbar. Das bedeutet aber nicht, dass sie tatsächlich einfach der breiten Öffentlichkeit zugänglich sind. Eine neue Webanwendung soll das zumindest für Satellitenbilder der Erde bei Nacht ändern. „Radiance Light Trends“ ermöglicht es jedem mit Internetverbindung, schnell und einfach eine Region oder einen Standort auszuwählen und die dort seit 1992 von Satelliten beobachteten Entwicklungen der nächtlichen Lichtemissionen zu analysieren. Die Entwicklung der Webapplikation leitete Christopher Kyba vom Deutschen GeoForschungsZentrum GFZ in Potsdam. Sie wurde im Rahmen des im EU-Programm Horizon 2020 geförderten Projekts GEOEssential erstellt. Für die Programmierung war Jurij Stare von Deneb Geoinformation Solutions zuständig.

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Satelliten produzieren große Mengen an Daten, die sich häufig nicht ohne weiteres herunterladen lassen. „Ich schätze, dass es mindestens einen Tag Arbeit bedeutet, wenn ein Laie versucht, ohne unsere Anwendung die Entwicklungen der Lichtemissionen für eine bestimmte Region zu analysieren“, sagt Christopher Kyba. „Neben dem Herunterladen der Daten ist für die Auswahl einer Region und deren Analyse Spezialwissen über Software für geografische Informationssysteme erforderlich.“ Mit „Radiance Light Trends“ ist es nun auch ohne spezielle Ausbildung möglich, in weniger als einer Minute eine Grafik mit Lichttrends zu erstellen.

„Man kann die Entwicklung der Lichtverschmutzung für nahezu jeden Standort und jede Region der Welt berechnen lassen“, erklärt Christopher Kyba. „Nimmt man zum Beispiel ein Gebiet um Berlin und startet die Analyse, wird man sehen, wie viel heller es in den letzten Jahren geworden ist. Das Besondere daran ist: Neue Satellitendaten werden automatisch in die Datenbank eingepflegt und bei der Berechnung berücksichtigt. Das ist besonders für interessierte Bürgerinnen und Bürger, im Umweltschutz Tätige oder Medien nützlich, aber auch für Kommunalverwaltungen und Unternehmen, die Beleuchtungsmaßnahmen planen. Die Anwendung könnte auch für die Analyse von Naturgefahren und die Planung oder den Wiederaufbau von Infrastrukturen hilfreich sein.“

Zeitreihe von Lichtmessdaten für den Tucson International Airport, wo von August bis Oktober 2014 etwa 650 Außenleuchten ausgetauscht wurden.
Zeitreihe von Lichtmessdaten für den Tucson International Airport, wo von August bis Oktober 2014 etwa 650 Außenleuchten ausgetauscht wurden.

Christopher Kyba weist darauf hin, dass andere Satellitendatensätze ebenfalls zugänglich gemacht werden könnten: „Es gibt keinen Grund, warum eine ähnliche Anwendung nicht für Temperaturmessungen, für Daten des arktischen Meereises oder eine Vielzahl anderer Umgebungsvariablen entwickelt werden könnte. Wir planen deshalb auch, den „Radiance Light Trends“ zugrundeliegenden Code in Kürze unter einer Lizenz freizugeben, die es anderen ermöglicht, ihn wiederzuverwenden.“

Hinweis: Die Analyse großer Bereiche kann einige Sekunden dauern, und während dieser Zeit kann die Applikation für andere Benutzer langsam reagieren. Aus diesem Grunde sind die Analysen derzeit auf 5.000 Quadratkilometer begrenzt. Weitere Informationen zu den Satelliten, den Einschränkungen von Satellitendaten sowie zu den Entwicklern und der Finanzierung der Anwendung finden Sie im Abschnitt "About" der Website.

Gewächshaus erstrahlt, Flughafen verringert Beleuchtung

Veränderungen in der Beleuchtung, die durch „Radiance Light Trends“ verfolgt werden können, haben laut Christopher Kyba unterschiedliche Ursachen. Ein Beispiel dafür ist der Tucson International Airport in Arizona in den USA, wo von August bis Oktober 2014 Hunderte Außenleuchten ausgetauscht wurden, um den Energieverbrauch und die Lichtverschmutzung zu reduzieren. Dort ist ein deutlicher Rückgang des Lichts in „Radiance Light Trends“ sichtbar. Ein weiteres Beispiel ist die Lichtemission großer Gewächshäuser, die oft vormals dunkle Bereiche erhellt. So beleuchtet beispielsweise ein etwa 350 Kilometer südwestlich von Moskau gelegenes Gewächshaus seit 2015 die Nacht.

Die der Anwendung zugrunde liegenden Daten stammen von zwei Satellitensystemen, die in den letzten Jahrzehnten von verschiedenen Regierungsbehörden der USA betrieben wurden. Für die Jahre 1992 bis 2013 stammen die Daten aus dem Operational Linescan System der DMSP-Satelliten (Defense Meteorological Satellite Program). Ab 2012 ist die Datenquelle das „Day/Night Band“ des Instruments Visible Infrared Imaging Radiometer Suite (VIIRS DNB). Für die Anzeige der Satellitendaten bei „Radiance Light Trends“ stehen mehrere Möglichkeiten zur Verfügung: Man kann zum Beispiel eine farbkodierte Projektion der Lichtmesswerte mit Jahres- oder Monatsdaten auf eine Erdkarte erstellen oder einen Rahmen beziehungsweise ein Polygon um ein Gebiet von Interesse zeichnen, um eine Zeitreihe mit Lichtdaten für mehrere Jahre auf monatlicher Basis zu erhalten. Die Daten können auch problemlos in verschiedenen Formaten exportiert werden.

Quelle: UD/pm
 

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