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Pollution lumineuse

Introduction

L’expression pollution lumineuse (light pollution, ou photopollution pour les anglophones) désigne à la fois la présence nocturne anormale ou gênante de lumière et les conséquences de l'éclairage artificiel nocturne sur la faune, la flore (La flore est l'ensemble des espèces végétales présentes dans un espace géographique ou un écosystème déterminé (par opposition à la faune). Le...), la fonge (le règne des champignons), les écosystèmes ainsi que les effets suspectés ou avérés sur la santé (La santé est un état de complet bien-être physique, mental et social, et ne consiste pas seulement en une absence de maladie ou d'infirmité.) humaine.

Elle se distingue des nuisances lumineuses en ce qu'elle affecte également les écosystèmes et les humains. Elle est souvent associée à la notion de gaspillage d'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.), dans le cas d'un éclairage artificiel mal adapté, s'il constitue une dépense évitable d’énergie.

Comme celle de pollution du ciel (Le ciel est l'atmosphère de la Terre telle qu'elle est vue depuis le sol de la planète.) nocturne qui la remplace parfois et qui désigne particulièrement la disparition des étoiles du ciel nocturne en milieu urbain, la notion de pollution lumineuse (L’expression pollution lumineuse (light pollution, ou photopollution pour les anglophones) désigne à la fois la présence nocturne anormale ou gênante de...) est récente. Apparue dans les années 1980, elle a évolué depuis.

La pollution lumineuse est souvent évaluée par l'échelle de Bortle.

Le phénomène

Histoire de la notion

Cette notion a originellement concerné les effets de la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm (violet) à 780nm (rouge). La lumière est...) artificielle sur l'environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie humaine. Avec les enjeux écologiques...) nocturne pris au sens (SENS (Strategies for Engineered Negligible Senescence) est un projet scientifique qui a pour but l'extension radicale de l'espérance de vie humaine. Par une évolution progressive allant du ralentissement du vieillissement, suivi...) large. On avait observé durant plusieurs siècles que les oiseaux tournoyaient, jusqu'à s'y tuer autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne à 31 espèces d'oiseaux qui, soit appartiennent au genre Accipiter, soit constituent les 5 genres Erythrotriorchis, Kaupifalco, Megatriorchis,...) des phares, et que les papillons étaient attirés par les lumières. Des constats plus scientifiques ont ensuite été faits au XIXe siècle par des naturalistes, ornithologues notamment qui notaient que l'éclairage, de nuit, pouvait désorienter les oiseaux migrateurs, avec des mortalités conséquentes (Kumlien dans le Milwaukee dans les années 1880, Munro dans les années 1920, et Lewis en 1927 …)
Cette notion a en France d'abord été portée par des astronomes nord-américains puis européens et par leurs organisations représentatives (Association française d'astronomie (L’astronomie est la science de l’observation des astres, cherchant à expliquer leur origine, leur évolution, leurs propriétés physiques et chimiques. Elle ne doit pas être confondue avec la mécanique...) en France, CieloBuio en Italie, International Dark-Sky Association en Amérique (L’Amérique est un continent séparé, à l'ouest, de l'Asie et l'Océanie par le détroit de Béring et l'océan Pacifique; et...) du Nord), puis par d’autres acteurs confrontés à une dégradation rapide de l’environnement nocturne ; écologues, aménageurs, énergéticiens, médecins, universitaires, juristes, éclairagistes, agences impliquées dans le champ (Un champ correspond à une notion d'espace défini:) du développement durable (Le développement durable (traduction de Sustainable development) est une nouvelle conception de l'intérêt public, appliquée à la croissance économique et reconsidérée à l'échelle mondiale afin de...) se sont inscrits dans ce nouveau champ d'étude et de travail.

Elle intègre aussi des impacts de certains rayonnement (Le rayonnement, synonyme de radiation en physique, désigne le processus d'émission ou de transmission d'énergie impliquant une particule porteuse.) modifiés, dont ceux de la lumière UV (pollution photochimique) sur la flore en particulier, et de la lumière polarisée sur la faune capable de la percevoir. Gábor Horváth et son équipe ont en 2009 proposé l'expression « Pollution par la lumière polarisée » (ou « polarized light pollution » pour les anglophones) ou PLP pour la mieux décrire et comprendre, afin de pouvoir solutionner - lorsque possible - les conséquences écologiques spécifiques (directes ou différées dans l’espace et le temps) de la lumière qui a été polarisée (à la source, ou en interagissant avec des objets fabriqués ou modifiés par l'homme).

Éléments de définition (Une définition est un discours qui dit ce qu'est une chose ou ce que signifie un nom. D'où la division entre les définitions réelles et les définitions nominales.)

Stricto sensu, l'expression « pollution lumineuse » désigne le phénomène d'altérations fonctionnelles d'écosystèmes par immixtion de lumière artificielle dans l'environnement nocturne, notamment quand cette lumière a des impacts négatifs significatifs sur certaines espèces réputées être des « espèces-clé » (dont par exemple certains insectes (Insectes est une revue francophone d'écologie et d'entomologie destinée à un large public d'amateurs et de naturalistes. Produite par l'Office pour les insectes et...) nocturnes (papillons, coléoptères), chiroptères, amphibiens...) et au-delà sur l'intégrité écopaysagère. Longcore et Rich en 2004 incluent plusieurs sous-phénomènes et nuisances associés :

  • sur-illumination (puissance lumineuse excessive) ;
  • éblouissement (trop forte intensité, contraste excessif) ;
  • luminescence (La luminescence est une émission de lumière dite "froide", par opposition à l'incandescence qui elle est chaude.) du ciel nocturne (halos causés par la lumière perdue vers le ciel).

Pour Kobler (2002), c'est « le rayonnement lumineux (infrarouge, UV et visible) émis à l’extérieur ou vers l’extérieur, et qui par sa direction, intensité ou qualité, peut avoir un effet nuisible ou incommodant sur l’homme, sur le paysage (Étymologiquement, le paysage est l'agencement des traits, des caractères, des formes d'un espace limité, d'un « pays ». Portion de l'espace terrestre saisi horizontalement par un...) ou les écosystèmes »

Depuis peu s'ajoute la Pollution par la lumière polarisée, qui elle est diurne.

À échelle géobiologique, c'est un phénomène tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) à fait récent (quelques décennies) alors que ses conséquences se font déjà sentir à l'échelle de temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) de la vie (La vie est le nom donné :) des individus et de l'évolution des espèces. Pour cette raison, ses conséquences nécessitent encore des études spécifiques, mais une prise de conscience tardive du problème, la faiblesse du budget (Un budget est un document comptable prévisionnel distinguant les recettes et les dépenses.) et de moyens humains alloués à son étude, font que son ampleur et son importance ne sont pas encore complètement (Le complètement ou complètement automatique, ou encore par anglicisme complétion ou autocomplétion, est une fonctionnalité informatique permettant à l'utilisateur de limiter la...) cernés. Ses impacts n'ont été que partiellement étudiés sur la flore et la fonge, et de manière plus approfondie, mais uniquement pour certains groupes d'espèces (essentiellement oiseaux, chauve-souris et insectes) pour la faune.

Mesure

Image satellitale composite montrant l'émission nocturne de lumière vers l'espace, dans l'hémisphère Nord (Le nord est un point cardinal, opposé au sud.) et par l'Inde. Il s'agit de photographies prises de nuit par temps clair, superposées ; les limites des continents étant produites par l'ajout en couleurs sombres, des photographies équivalentes diurnes.

Divers moyens de mesure de la luminosité (La luminosité désigne la caractéristique de ce qui émet ou réfléchit la lumière.) nocturne existent, variant généralement selon la taille de la zone à mesurer.
Des mesures au sol sont facilement acquises au moyen d'un photomètre (Un photomètre est un appareil servant à mesurer les grandeurs lumineuses en fonction de la courbe de sensibilité de l'œil (courbe photopique pour une réponse...) (généralement posé au sol et précisément orienté vers le zénith grâce à un niveau à bulle ; les mesures étant données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.) en millilux (mlx) en cas de ciel noir ou en lux en ville (Une ville est une unité urbaine (un « établissement humain » pour l'ONU) étendue et fortement peuplée (dont les habitations doivent être à moins...) éclairée). Différentes mesures peuvent être faites par ciel noir et sans lune (La Lune est l'unique satellite naturel de la Terre et le cinquième plus grand satellite du système solaire avec un diamètre de 3 474 km. La distance...) et par brouillard (Le brouillard est le phénomène météorologique constitué d’un amas de fines gouttelettes ou de fins cristaux de glace, accompagné de fines particules hygroscopiques saturées d'eau, souvent de taille...) ou ciel à nuages bas pour la mesure des halos lumineux ou avant et après extinction (D'une manière générale, le mot extinction désigne une action consistant à éteindre quelque chose. Plus particulièrement on retrouve ce terme dans plusieurs domaines :) nocturne de l'éclairage (dans les communes qui coupent l'éclairage une partie de la nuit).
À l'échelle d'un pays (Pays vient du latin pagus qui désignait une subdivision territoriale et tribale d'étendue restreinte (de l'ordre de quelques centaines de km²), subdivision de la civitas gallo-romaine. Comme la civitas qui subsiste le plus souvent...) ou d'une région ou sous-région, les mesures par satellite (Satellite peut faire référence à :) civils ou dans le cadre d'une thermographie (L'AFNOR définit la thermographie comme la « technique permettant d'obtenir, au moyen d'un appareillage approprié, l'image thermique d'une scène thermique...) aérienne donnent des résultats, mais moins fins.
On peut quantifier l'éclairage d'une collectivité par voies aériennes, permettant, par exemple à Genève d’identifier des zones urbaines sur-éclairées ou mieux éclairées (on n'y voit pas la source lumineuse, mais uniquement leurs « cibles » (carrefours, passages piétons, etc.) et des éclairages « polluants » (ce sont souvent des centres commerciaux, enseignes publicitaires, éclairages intégrés dans les trottoirs...).
D'autres protocoles sont proposés ou à l'étude (par des ONG telles que l'ANPCEN et Darksky association). Enfin, pour une mesure ponctuelle, des équipements individuels sont proposés à la vente.
La mesure héliportée consiste à photographier la zone par hélicoptère (Un hélicoptère est un aéronef à voilure tournante dont le ou les rotors procurent à eux seuls la propulsion et la sustentation pendant toutes les phases du vol.) à 600-800 m d'altitude (L'altitude est l'élévation verticale d'un lieu ou d'un objet par rapport à un niveau de base. C'est une des composantes géographique et...), de 20 h à 24 h, pendant qu'une équipe au sol étalonne l'analyse grâce à des sources lumineuses calibrées. Les photos traduisant le niveau d'éclairage, par exemple prises en 4096 niveaux de gris, sont ensuite converties en lux et intégrées à un système d'information géographique ou à une cartographie (La cartographie désigne la réalisation et l'étude des cartes géographiques. Le principe majeur de la cartographie est la représentation de données sur un support réduit représentant un...) d'aide à la décision. Le coût de cette technique est 5 à 10 fois inférieur à celui d’une thermographie aérienne.

Une analyse qualitative affinée est possible (infrarouge, ultraviolet (Le rayonnement ultraviolet (UV) est un rayonnement électromagnétique d'une longueur d'onde intermédiaire entre celle de la lumière visible et celle des rayons X.), lumière polarisée, réverbération sur l’eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.) ou des surfaces claires ou enneigées, modélisation d'impacts directs ou indirects estimés sur les espaces verts et cours d’eau, mesure de halos, etc.), mais les outils ne sont pas encore disponibles hors de la recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la recherche scientifique désigne...) et du domaine militaire.

Modélisation et cartographie

Les principes optiques de la réfraction (En physique des ondes — notamment en optique, acoustique et sismologie — le phénomène de réfraction est la déviation d'une onde lorsque la vitesse de celle-ci change entre deux...) et diffusion (Dans le langage courant, le terme diffusion fait référence à une notion de « distribution », de « mise à disposition » (diffusion d'un produit,...) de la lumière sur les matières existaient déjà. Développés puis améliorés pour le cinéma (On nomme cinéma une projection visuelle en mouvement, le plus souvent sonorisée. Le terme désigne indifféremment aujourd'hui une salle de projection ou l'art en lui-même.), les jeux vidéo (La vidéo regroupe l'ensemble des techniques, technologie, permettant l'enregistrement ainsi que la restitution d'images animées, accompagnées ou non de son, sur un support adapté à l'électronique et non de type...) et les logiciels graphiques ou de simulations, ils ont guidé les premiers modèles scientifiques d'étude de la pollution lumineuse, avec d'autres modèles mathématiques (Les mathématiques constituent un domaine de connaissances abstraites construites à l'aide de raisonnements logiques sur des concepts tels que les nombres, les figures, les...) élaborés par des physiciens de la lumière et de l’atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :), avec des astronomes et des spécialistes de l'imagerie (L’imagerie consiste d'abord en la fabrication et le commerce des images physiques qui représentent des êtres ou des choses. La fabrication se faisait jadis soit à la main, soit par...) satellitale pour tracer des cartographies et faire des études prospectives (dont pour positionner les nouveaux observatoires astronomiques). Ces modèles donnent des résultats de plus en plus précis en comparaison avec les mesures de terrain ou les images satellitales.

Quelques cartographies grand-public ou destinées aux astronomes ont été publiées après les années 2000, dont par exemple ;

  • « Atlas mondial de la clarté artificielle du ciel nocturne », souvent renommé « Atlas mondial de la pollution lumineuse ».
  • une Carte de France de la pollution lumineuse construite d'après les résultats d'un modèle simple, dit de Walker (d'après le nom de son auteur), qui estime l'intensité du halo d'après le nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) d'habitants des agglomérations et diverses cartes faites par Michel Bonavitacola (avec le modèle « THOT », et notamment dans le cadre du Projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours et...) Licorness)
  • La carte AVEX de Frédéric Tapissier.
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