La contaminació lumínica al Parc Natural de Collserola: avaluació i recomanacions

LA CONTAMINACIÓ LUMÍNICA AL PARC

NATURAL DE COLLSEROLA, AVALUACIÓ I

RECOMANACIONS

Iso 1600, F/5, 2S

CONCEPTES BÀSICS SOBRE LA FÍSICA DE LA CONTAMINACIÓ LUMÍNICA

Iso 400, F/5,6 2s

La intensitat de la dispersió de Rayleigh és inversament proporcional a la quarta potència de la longitud d’ona. Així, per exemple, la dispersió a 400nm és 4 vegades major que la de 700nm per a una mateixa radiació incident.

la contaminació lumínica té una forta dispersió lateral.

Aquesta és la llum que es veu des del Garraf de la conurbació Sitges - Sant Pere de Ribes - Vilanova i la Geltrú, amb prop de 125.000 habitants, i a 15 km de distància.

ISO 1600 4000K f/5 4s

I aquesta és la llum que es veu de l’Àrea metropolitana de Barcelona a 73 km de distància.

Aquest abast territorial de la contaminació s’alimenta fonamentalment de la lum de fanals i projectors situats en espais oberts i que emeten part de la seva llum per sobre del plànol horitzontal (flux d’hemisferi superior).

ISO 1600 4000K f/4 4s

Una tipologia freqüent de fanal: que emiteix part de la seva llum per sobre de l’hortizontal.

90%

15%

10%

No tota la llum que s’escapa vers el cel té el mateix efecte

Si comptem en quantitat relativa de lúmens, es tracta de quantitats molt semblants: 0,1 front 0,9X0,15= 0,135.

Intensitat de la propagació

Model de la distribució angular de la llum. R. Garstang 1986

90%

10%

90%

15%

I, a mida que la distància augmenta, augmenta la influència de la petita proporció de flux d’hemisferi superior.

90%

10%

La brillantor de fons que percebem sobre l’horitzó a distàncies superiors a 10Km és majoritàriament produïda pel Flux d’Hemisferi Superior (FHS)..

Ja hem vist que el color de la llum és també un factor important: les llums blanques LED i els projectors dels camps d’esports (= 450nm) tenen una dispersió de Rayleigh prop de 3 vegades més intensa que les de sodi de baixa pressió (= 589nm).

Amb tot aixó, els factors principals són:

Amb tot aixó, els factors principals són:

1- La quantitat total de llums (que es mesura en lumens)

Amb tot aixó, els factors principals són:

1- La quantitat total de llums (que es mesura en lumens).2- La fracció del flux lumínic que surt sobre la horitzontal.

Amb tot aixó, els factors principals són:

1- La quantitat total de llums (que es mesura en lumens).2- La fracció del flux lumínic que surt sobre la horitzontal.3- La reflectivitat del sòl (vinculat també al “urban canyon”.

Podem definit així algunes tipologies de la “rugositat” de l’entorn il·luminat:

Urban canyon

Autovies i autopistes, amb làmpedes entorn els 16.000 lumens (menor intensitat que a la ZAL). L’angle zenital supera sempre els 200º, per tant, el % de flux d’hemisferi superior es dispersa sense trobar obstacles.

Amb variabilitat de fanals i projectors. Els projectors viaris són majoritàriament permanents. Els focos als camps d’esport s’apaguen a partir de les 23h aproximadament.

Els fanals a la ZAL i la Ronda de Dalt són de major intensitat: entorn els 27.000 lumens.

L’angle zenital de la ZAL i les zones industrials extensives se situa entre 150º i 180º.

El fanal amb làmpeda de 16.000 lumens d’una autopista té un impacte molt menor a la zona urbana, amb uns angles zenitals entre 50º i 80º.

I els mateixos fanals són encara menys impactants en un casc antic, amb angles zenitals que no superen els 30º.

Finalment la combinació menys intensa: fanals de baixa intensitat (10.000 lumens) i un entorn de baix albedo que no reflexteix la lum cap amunt.

I no oblidem que tenim fanals i nuclis industrials amb llum blanca (de vapor de mercuri majoritàriament).

LED groc.

LED blanc, amb més dispersió de Rayleigh (contamien els llocs propers però també no arriben tant lluny com les de VSAP.

I uns fanals de carreteres que podrien ser molt més perillosos si es transformen en LED blanc.

RECORREGUT VISUAL

En primer pla, la tènue llum de l’urbanització de Vallpineda. Darrere s’aprecia la notable resplendor que origina El Papiol i el polígon industrial de El Congost, a Sant Andreu de la Barca. ISO 200, 5”, f/4,5. 18-12-2012

Els sectors amb llum blanca emergeixen entre el color dominant groc que prové de làmpades de vapor de sodi d’alta pressió (VSAP). Panoràmica que mostra el sector Sant Andreu de la Barca-El Papiol. Destaca la brillantor blanca (com a la fotografia de P. Nespoli) dels polígons situats a les terrasses fluvials del congost del Llobregat. ISO 1600, 5” f/5,6. 15-01-2013.

El pes específic dels projectors és important.

Vista del sector Sant Vicens dels Horts-Santa coloma de Cervelló. Novament destaca la potència lluminosa dels camps esportius. ISO 200 5” f/4,5 . 18-12-2012.

Quan ens apropem a “’estret de Cornellà” o l’inici del Delta, la densitat d’instal·lacions esportives i els nuclis industrials extensius mostren un impacte rellevant.

En aquesta vista des de Sant Pere Màrtir, es veu com els barris són pràcticament invisibles en comparació de l’entorn aeroportuari i els polígons industrials de Sant Boi - Viladecans. Destaquen també fanals en carrers sense urbanitzar i de color blanc. ISO400 2” f/5 4000k 05-01-2013

Vista des del mirador de Vallvidrera. La ZAL és també una zona important de contaminació lluminosa. ISO 400 f/5 2s

Vista des del mirador de Vallvidrera. La panoràmica superior amb els camps d’esports en actiu. A sota sota, sense els projectors. La diferència mesurada és del 47%.ISO 400 f/5 2s

A la Ronda de Dalt, l’alternància amb els túnels (molt il·luminats per norma europea) obliga que l’exterior sigui també enlluernant per tal d’evitar problemes de contrast lumínic als conductors. A aquest efecte cal afegir el de les intal·lacions esportives. ISO 400 f/5 2s.

Les façanes blanquinoses reflecteixen la llum vers el Parc. Apareix també un espai verd, el parc Xavier Montsalvatge, amb una il·luminació excessiva i innecessària. ISO 400 f/5 2s

Quan el flux d’hemisferi superior és tant intens, a banda de l’efecte contaminant sobre la brillantor de fons del cel, tenim una il·luminació directa: el relleu i la vegetació generen zones d’ombra diferenciada.ISO 1600 f/5 2s

Els grans contaminadors: camps d’esports i ronda de Dalt.ISO 400 f/5,6 2s

Des de la Torre del Baró es torna a apreciar com la ciutat densa és sensiblement més fosca. ISO 400 f/5 2s

El turó de Moncada entre eixos viaris i espais urbanitzats.ISO 400 f/5 2s

S’identifica la AP-7 i el seu peatge, també el nucli urbà de Cerdanyola.

Cerdanyola: novament destaquen instal·lacions esportives i els sectors industrials sobre els nuclis urbans.ISO 200 f/5,6 5s

Cerdanyola. La ciutat contamina molt menys!

ISO 400 f/5 2s

Rubí i l’elevada concentració d’instal·lacions esportives de Sant Cugat. Es veu tram de la B-30 sense llum i la foscor de MiraSol. ISOI 400 f/5 2s

Els fanals de les autovies i autopistes contaminen pel seu elevat flux d’hemisferi superior en un entorn sense l’apantallament dels edificis. Tot i això, els projectors de l’àrea de peatge il·luminen directament la muntanya. ISO 200 f/5 5s

ISO 400 f/5.6 2s

Valldoreix (vist des de Can Montmany) és fosc en comparació amb tot el que hem vist.ISO 1600 f/5 2s

CÀLCUL DEL FLUX LLUMINÓS TOTAL

Àmbit d’estudi: una franja de 10km entorn els límits del Parc (778,77 Km2)

Hem comptat també amb l’ajut inesperat de l’astronauta Paolo Nespoli, de la ISS

La seva foto ha facilitat la identificació de sectors.

Sobre aquesta superfície de 778,77Km2 hem comptabilitzat TOTS els fanals a la cartografia vectorial del 55% del total de la superfície, i així ho hem pogut extraplar a la resta amb la seguretat d’un mostreig robust.

217.671 fanals al 55% de l’àmbit d’estudi.

Valors d’il·luminació a 1,4m d’alçada.

Zonificació resultant

Unitat de paisatge lumínic Superfície Densitat per ha Num. de fanals Flux lluminós Lumens totals% del f lux lluminós total

FA-01 Fanals en zones no urbanitzades 432.365.493 0,4972 21.497 10000 214.968.171 3,84%

FA-02 Fanals en aeroports 5.108.511 0,8338 426 16000 6.814.844 0,12%

FA-03 Fanals en zones ZAL blanques 1.975.070 6,1535 1.215 28000 34.029.836 0,61%

FA-04 Fanals en zones ZAL grogues 84.253.062 6,1535 51.845 28000 1.451.653.791 25,96%

FA-05Fanals en autopistes i autovies (excepte Ronda de Dalt)

19.934.414 6,5929 13.143 16000 210.280.376 3,76%

FA-06 Fanals a la Ronda de Dalt 233.773 6,6300 155 28000 4.339.762 0,08%

FA-07 Fanals en urbanitzacions blanques 887.179 8,9687 796 10000 7.956.874 0,14%

FA-08 Fanals en urbanitzacions grogues 97.765.228 8,9687 87.683 10000 876.830.470 15,68%

FA-09 Fanals en camps d'esport 9.023.535 6,8335 6.166 16000 98.659.910 1,76%

FA-10 Fanals en zones urbanes blanques 4.762.007 13,1118 6.244 16000 99.901.646 1,79%

FA-11 Fanals en zones urbanes grogues 113.116.644 13,1118 148.316 16000 2.373.062.234 42,44%

FA-12 Fanals en cascs antics blancs 327.448 14,2078 465 16000 7.443.712 0,13%

FA-13 Fanals en cascs antics grocs 9.020.259 14,2078 12.816 16000 205.053.040 3,67%

354.332 fanals “estimats”.

CODI Tipus Quantitat Flux lluminós Lúmens totals % del totalFO-01 Aeroports 52 200000 10.400.000,00 1,24%

FO-02Autopistes i zones ZAL

88 25000 2.200.000,00 0,26%

FO-03 Camps d'esport 2.511 330000 828.630.000,00 98,50%TOTAL 2.651 841.230.000,00

Si sumem projectors i fanals tenim la xifra total de 6.432.224.665,15 lúmens a l’àmbit d’estudi. El 12,9% correspon als projectors dels camps d’esport.

Distribució del flux emés

Projectors temp13%

Angle zenital>80º31%

Angle Zenital<50º56%

Projectors fixos0,20%

44,5% del flux luminos amb fort potencial contaminant.

MESURA DE LA BRILLANTOR DE FONS DEL CEL NOCTURN

La brillantor del cel nocturn es mesura amb el Sky Quality Meter.

I la unitat de mesura és en magnituds per segon d’arc quadrat (mag arcsec-2).

S’utilitza aquesta unitat perquè és logarítmica (una diferència de 5 magnituds equival a rebre 100 vegades més fotons) i tracta valors molt petits (entre 10-3 i 10-4 cd/m2).

Interpretació

19 20 21 22mag/arcsec2

Els estels s'esvaeixen i es redueixen a uns pocs centenars. El cel és lluent i sense color natural arreu.

La Via Làctia es veu de forma marginal i solament entorn el zenit.

La Via Làctia es veu brillant entorn el zenit, però poc visible a prop de l'horitzó. Núvols amb una brillantor grisenca, i es veuen més il·luminats entorn els resplendors de les ciutats properes.

PN CollserolaObs. Calar Alto, Almería 21,5

Observatori del Montsec 21,7

Obs. Isaac Newton, La Palma 21,9

ESCALA DE REFERÈNCIA

0,0051692 cd/m2 0,00022564 cd/m2

La brillantor de fons del cel nocturn de Collserola, en una nit clara i sense lluna, té 22,9 vegades més fotons que a l’Observatori del Montsec.

DISCUSSIÓ

ISO400 f/5 2s

Model 3D àmbit total sobre topografia

1:5.000778,6 km2

1

Topo vectorial 1:1.000 55%

àmbit d'estudi.

2

Determinació del factor Urban Canyon

dels fanals4 categories

5

Valoració de la brillantor de fons del cel

7

Determinació del color (2 categories) i

flux lluminós (5 categories).

6

Fotografia panoràmica-registre

fotogràfic de les fonts de llum

9

Extrapolació de densitat a la totalitat de l'àmbit

estudi

4

Cartografia de les cobertes del sòl

(9 categories)

3

13 unitats finals amb combinacions úniques de: densitat de fanals/haflux lluminósfactor urban canyoncolor

8

Determinació del pes relatiu contaminant de les

diferents tipologies de llum i ús del sòl

11

Identificació dels principals punts contaminants i aquells propers sobre els quals es proposen

actuacions concretes.

12

Recerca de relacions alométriques dels fanals i

els seus condicionants amb la brillantor de fons

10

  Superficie nº punts de llum Mag/arcsec2

La Palma 708,32 14000 21

BCN entorn 778,77 354332 18

Amb un 9,9% més de superfície, l’àmbit d’estudi suporta 25,3 vegades més fanals de llum que la illa de La Palma.

Aquests 6.432.224.665 lumnes totals es reparteixen entre 3.638.036 habitants dins l’àrea d’estudi. Podem aplicar un factor de reducció per pols i envelliment del 0,85.

Això dona un ratio de 1.502 lúmens per càpita a l’àmbit d’estudi.Podem comparar aquest valor amb els:• 3.150 de Flagstaff (US Naval Observatory).• 1.850 a La Palma (2004).

Per tant resulta que hi ha una certa eficiència a causa de la major densitat d’urbanització.

Els principals emissors de llum

875

440

220 214317

122 81150

102 118

0 2000 4000 6000 8000 10000

Els projectors es concentren entorn el Parc: 1/3 del total a tan sols 1km de distància, i el 50% a 2 km.

Els projectors es concentren a la vora del Parc

Una diferència de 0,42 mag/arcsec2

que equival a un 47% més de fotons

Una legislació incongruent amb la física de la dispersió de la llum!

ISO400 20” f/4.5

El 76% del recorregut de la AP-2 i el 61% de la A-2 tenen enllumenat innecessari

En una franja de 3Km hi ha 17.757 projectors i fanals situats en carreteres o zones industrials. Si fem una anàlisi d’intervisibilitat, constatem que solament el 16% de la superfície del parc resta amb 0 fanals d’intervisibilitat. El valor promig d’intervisibilitat és de 598 fanals/projectors i el 35,9% del territori del parc té contacte visual amb més de 598 fanals/projectors.

Oportunitats de recerca

www.sgm.cat