低耗能LED燈正在增加光污染？

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當涉及到技術和環境時，它通常看起來是「向前一步，後退兩步」。基本上有時新技術和創新技術對於一組問題是正確的，這必然會導致新的問題。這似乎是過渡到固態照明技術的情況，也就是「照明革命」。

從太空看阿爾伯塔省卡爾加里市。圖片版權：NASA

基本上隨著國家從傳統的燈光過渡到節能型發光二極體(LED)，就有可能出現反彈效應。由德國地球科學研究中心的Christopher Kyba領導的一項國際研究顯示，LED燈的廣泛使用可能意味著更多的使用和更多的光污染，從而對的經濟和環境效益產生反作用。

這項名為「人工照明的地球表面在夜間輻射和程度增加」的研究最近發表在《科學進展》雜誌上。由Christopher c . m . Kyba領導的研究小組還包括來自萊布尼茨淡水生態和內陸漁業研究所的成員，以及馬德里大學、科羅拉多大學、埃克塞特大學和國家海洋和大氣管理局(NOAA)的研究機構。

2015年11月27日，加拿大阿爾伯塔省卡爾加里的照片拍攝於國際空間站。圖片版權：NASA』s Earth Observatory/Kyba, GFZ

簡單地說，LED燈的成本節約效應使它們從消費者的角度變得有吸引力。從環境的角度來看，也很有吸引力，因為減少了碳足跡。不幸的是，隨著越來越多的人將其用於住宅、商業和工業用途，總體能源消耗似乎正在上升而不是下降，從而導致環境影響的增加。

研究小組依靠衛星輻射計數據校準了由可見光/紅外成像儀(VIIRS)收集的夜光，這是NOAA的suomi - npp衛星上的一種儀器，自2011年10月以來一直在監測地球。在研究了2012年到2016年之間的數據之後，研究小組注意到與LED使用相關的電力消耗明顯增加。正如他們在研究中解釋的那樣：從2012年到2016年，地球人工照明的戶外區域每年增長2.2%，年均輻射增長率為1.8%。持續照明的地區以每年2.2%的速度增光。觀察到國家增長率的巨大差異，只有少數幾個國家的照明保持穩定或減少。

這一數據與全球範圍內的能源減少不一致，而是光污染的增加。增長符合增長最快的發展中國家國內生產總值(GDP)的增長。此外在發達國家也發現了這種現象。在所有情況下，增加的電力消耗和光污染對植物、動物和人類的福祉都有自然的影響。

正如埃克塞特大學環境與可持續研究所的教授凱文·加斯頓(Kevin Gaston)在埃克塞特大學(University of Exeter)的一篇新聞稿中解釋的那樣：「最大的希望是LED照明會降低能源使用，但我們所看到的是用於增加照明的節省。不僅在發展中國家看到這種情況，而且在發達國家也是如此。例如英國正在變得更加光明。現在很難在歐洲的任何地方找到一個自然的夜空——沒有天空的光芒，我們都很熟悉。

該團隊還將VIIRS的數據與國際空間站(ISS)拍攝的照片進行了對比，結果顯示，suomi - npp衛星有時會記錄一些城市的昏暗。這是因為感測器無法在低於500納米(nm)的波長(即藍光)中接收光。當城市用白色led取代橙色燈時，它們會釋放出500納米以下的輻射。

其影響是，那些亮度相同或經歷亮度增加的城市實際上可能會變得更暗淡。換句話說，即使在衛星探測到來自地表的更少輻射的情況下，地球夜間的亮度實際上也在增加但是在任何人想到這都是壞消息之前，在這項研究中可以找到一絲光明

從太空中看到的光污染對地球的影響。圖片版權：NASA

在之前的研究中，Kyba已經表明，美國的人均光排放量比德國高出3到5倍。正如他所指出的，這可能被視為一個信號，表明繁榮和保守的光使用可以共存：其他的研究，以及像亞利桑那州圖森市這樣的城市的經驗表明，精心設計的LED燈可以減少兩到三分之一的光發射，而不會對人類的感知產生任何明顯的影響。」固態照明革命有可能節約能源，減少光污染，但前提是我們不把錢花在新的光上。

減少人類對地球自然環境的影響是具有挑戰性的工作；最後所依賴的許多減少我們足跡的技術會產生相反的效果。然而如果有一件事可以阻止這種情況的持續發生，那就是幫助我們識別壞習慣並改正！

知識：科學無國界，博科園-科學科普

參考：Eureka Alert!, University of Exeter, Science Advances

作者：Matt Williams

來自：Universe Today

編譯：中子星

審校：博科園