Pollution lumineuse - Définition

Causes

Canons à lumière érigés en 2004 en mémoire des attentats du 11 septembre 2001. Des milliers d'oiseaux ont été attirés par le double faisceau et tournoyaient dans la lumière.

L'expression « pollution lumineuse » regroupe des phénomènes différents aux conséquences très variées, économiques, humaines ou sur les espèces vivantes. Pour la faune, il correspond aux perturbations endocriniennes ou comportementales, notamment liées aux phénomènes de « phototaxie positive » (attraction irrésistible vers la lumière), ou de « phototaxie négative » (répulsion)

Au XX^e siècle, une augmentation conjointe de la production électrique, de l'offre en matériels d'éclairage et dune demande de sécurité (de la part du public et des élus) sont généralement citées comme principales causes d'une tendance à l'augmentation de l'éclairage urbain et périurbain. Les politiques d'éclairage public ont conduit à une augmentation du halo lumineux et de la pollution lumineuse a été mesurée par satellite (à +5 à +10 % par an pour la fin des années 1990, avec 19 % de la surface planétaire concernée selon Cinzano). Les enjeux commerciaux, électoraux et d'image alimentent l'augmentation des éclairages. Le recours à des panneaux et enseignes lumineuses a augmenté la luminance de l'environnement nocturne (urbain et routier notamment).

L'abondance d'électricité et son prix moins élevé la nuit (notamment dans les pays recourant à une production nucléaire) n'incitent pas aux économies d'éclairage, dans un contexte où les lois encadrant l'éclairage nocturne (quand elles existent) ne tiennent que peu en compte les préoccupations environnementales. Quand l'électricité est « nucléaire » (en France par exemple), il est complexe de ralentir une centrale nucléaire pour la nuit, où la consommation d'énergie est moindre : l'énergie étant de toute façon produite, elle est vendue à moindre coût la nuit (ce qui encourage la consommation nocturne d'énergie électrique... dont pour l'éclairage urbain).

Au phénomène des publicités lumineuses, néons, magasins et édifices publics (monuments, châteaux, ponts, berges, églises, etc.) illuminés, parfois toute la nuit s'ajoutent les impacts des « canons à lumière » ou « skytracers » (souvent improprement nommés lasers), ou des lasers qui balaient le ciel au-dessus des édifices. Enfin l'éclairage public des rues a longtemps été réalisé avec des luminaires qui n'étaient pas conçus pour limiter les émissions vers le ciel (luminaires en forme de boules) ou de grande puissance (lampes à vapeur de mercure haute pression, ballast très consommateurs d'énergie).

Sur-illumination

L'éclairage nocturne décoratif de la serre de Graz en Autriche. Cet éclairage est orienté vers le ciel et contribue à sa luminosité.

La sur-illumination fait référence aux usages inutiles ou pour partie inutiles d'éclairages.

Elle peut être due à divers facteurs matériels ou humains ;

• sources lumineuses inutilement surpuissante eu égard aux besoins réels d'éclairage ;
• mauvaise conception de locaux ou mauvais positionnement des luminaires ;
• éclairage ou illumination de locaux en dehors des moments où cette illumination est nécessaire (souvent en l'absence d'une régulation horaire appropriée de l'éclairage, ou de détecteurs de présence) ;
• choix volontaire d'éclairage nocturne uniquement décoratif des bâtiments publics.

Éblouissement

L'éblouissement est une gêne visuelle due à une lumière trop intense ou parfois à un contraste trop intense entre des zones éclairées et sombres (on est alors ébloui en passant brutalement du sombre à l'éclairé). Il peut être simplement gênant, handicapant ou aveuglant selon l'intensité de la lumière. Il peut constituer un danger sur la route.

Luminescence nocturne du ciel

Le ciel nocturne de New York photographié en temps de pose rallongé. Ce ciel est connu pour être d'autant plus orangé que l'air est humide et pollué.

La luminescence nocturne du ciel est induite par la lumière diffuse ou directe émise en direction du ciel par les éclairages non directionnels, le plus souvent en milieu urbain. La couleur du ciel luminescent dépend de la "couleur des sources", mais aussi de la qualité de l'atmosphère locale. Par temps clair et en air pur, cette luminescence provient du phénomène de diffusion Rayleigh, qui tend à donner au ciel nocturne une couleur légèrement jaunâtre.

Pour l'œil humain, en raison de l'effet Purkinje, les lumières bleues ou blanches contribuent plus significativement à l'impression de luminescence du ciel que les lumières jaunes.

Cette forme de pollution lumineuse peut être évaluée par l'échelle de Bortle de couleur du ciel.

Lumière intrusive

Dans le langage courant, l'expression « lumière intrusive » désigne la lumière non désirée ou non sollicitée qui pénètre la nuit dans un logement, un jardin, un élevage, une serre... à partir de l’extérieur via des parois transparentes ou translucides (type vélux, véranda, briques de verre, etc.) ou via d'autres parties non vitrées ou non closes par des volets étanches à la lumière. Plus généralement, pour les éclairagistes, c’est le flux lumineux qui traverserait une fenêtre ou un mur imaginaire dessinant la limite d’une propriété ou d'un lieu de vie.

La lumière intrusive est une nuisance lorsqu'elle empêche l'accomplissement des tâches habituellement dévolues au lieu, comme le sommeil aux chambres, ou l'observation des étoiles dans un jardin, le sommeil pour les terrasses extérieures dans certains pays chauds.
Au Royaume-Uni, depuis 2006, une loi prend en compte ce problème au motif qu'il peut perturber la santé des victimes (la définition OMS de la santé considérant à la fois la santé physique et mentale, qui peuvent toutes deux être altérées par le manque de bon sommeil).

C’est une des composantes de la pollution lumineuse dès que cette lumière peut perturber le sommeil et la santé d'occupants susceptibles de dormir dans un lieu (chambre, dortoir, camping, hôpital, EHPAD, maison de retraite, hôtel, cellule de prison, etc.). On peut étendre le concept aux animaux domestiques qui subissent cet éclairage (animaux de zoos ou d'élevage). Occulter les fenêtres ou ouvertures permet de se protéger de cette lumière, mais sans que l'horloge interne de l'organisme puisse alors s'accorder au rythme nycthéméral (rythme naturel des levers et couchers de soleil).

La notion de lumière intrusive traduit une préoccupation récente, liée à la généralisation de l’éclairage nocturne qui ne date que de quelques décennies. Elle n'est par exemple pas encore reprise par le dictionnaire du vocabulaire normalisé de l’environnement (AFNOR). La Commission internationale de l'éclairage a néanmoins émis une norme sur la lumière intrusive admissible à la limite de propriété. Cette norme est cependant méconnue et donc peu utilisée, et elle impose des calculs parfois complexes, notamment pour la détermination de l’origine des sources de lumière intrusive (éclairage commerce, enseignes lumineuses, rue, voisins, avec ou sans phénomènes de réflexion sur l’eau ou sur une paroi réfléchissante, etc.).

Sources de pollution lumineuse

Principales sources de pollution lumineuse : l'éclairage de ville de nuit, en particulier les lampadaires omnidirectionnels (éclairage jaune sodium à droite de l'image), l'éclairage décoratif des très grands édifices, et le reflet de ces éclairages sur l'eau (photographie prise à Sydney en janvier 2007).

La pollution lumineuse a comme source physique :

• la lumière artificielle perdue ou réfléchie, émise par des sources fixes et permanentes telles que les luminaires des villes, des ports, des aéroports, des parkings, routes, et autres voies de transport, des installations industrielles et commerciales, publicitaires, des locaux et bureaux éclairés la nuit et dont les parois vitrées et fenêtres ne sont pas occultées, par les phares des littoraux, etc.
• des sources mobiles comme les phares de véhicules ; elles y contribuent également pour une part encore difficile à mesurer, mais qui ne devrait pas être sous-estimée, étant donné l'importance du phénomène dit de Roadkill.
• très localement, des canons à lumière et éclairage lasers, qui peuvent aussi avoir des impacts sur certaines espèces.

Par extension, l'expression « pollution lumineuse » a souvent été utilisée pour désigner le halo lumineux urbain qui en est un indice. Ce halo est produit par la lumière « utile » ou plus souvent inutile « perdue » dispersée ou réfléchie par les molécules de certains gaz et les particules en suspension dans l'atmosphère terrestre. Ainsi se forme un halo lumineux diffus qui - en augmentant la luminance générale du ciel – masque la vision de la voûte céleste et donne une couleur orangée à brunâtre au ciel nocturne.

Ce halo diffus visible à des dizaines de kilomètres est un indice de probable pollution lumineuse à grande échelle. Il est exacerbé dans les cas suivant :

• quand la basse atmosphère est humide (brume, bruine) ;
• quand la basse atmosphère est polluée par des particules (micro-gouttelettes d'eau provenant de cheminées ou d'évaporateurs et autres tours de refroidissement, particules émises avec les gaz d'échappement, poussières, fumées et autres suies et particules fines..) ;
• quand la lumière est émise de manière peu directionnelle (par exemple par un lampadaire-boule), ou volontairement dirigée vers le ciel ;
• quand la lumière est réverbérée par une surface réfléchissante (neige, glace, eau, miroir ou surfaces claires).

D'un point de vue chronologique, l'expression a, en fait, d'abord désigné la gêne occasionnée par les halos lumineux aux astronomes qui ont besoin d’un ciel pur et d’une bonne obscurité pour observer les astres. Ils doivent s’éloigner de plus en plus des villes et des zones éclairées pour pouvoir correctement observer le ciel. De nombreux observatoires astronomiques d’universités situés en ville ou dans leurs banlieues ont du être abandonnés en Europe et aux États-Unis, dont l’observatoire royal de Greenwich.

Liens entre pollution atmosphérique et pollution lumineuse

Des liens existent entre ces deux formes de pollution ; Dans une atmosphère limpide, dépourvue d'aérosols, la lumière se propage potentiellement sur des centaines de kilomètres sans être diffusée. La pollution lumineuse paraitra alors moindre dans et autour des villes, mais elle sera active bien plus loin, dans une zone de covisibilité plus étendue. Inversement dans une atmosphère turbide, le halo sera plus dense dans et autour de la ville émettrice, mais la lumière portera moins loin dans la zone de covisibilité. Autrement dit la turbidité de l'air produit une pollution lumineuse plus intense, mais plus locale, alors que dans un air pur, le halo sera moindre, mais perçu de plus loin. la pollution lumineuse n'est donc pas causée par les polluants particulaires ou gazeux ; ceux-ci ne modifient que sa localisation et sa perception.

Histoire des causes

Au XVII^e siècle, l’éclairage public apparaît avec la création des compagnies de lanterniers pour éclairer certaines rues de Paris, puis des capitales de provinces. En 1667, Louis XIV imposa l’éclairage de toutes les rues de la capitale pour lutter contre les vols et les crimes.

Avec l’invention du gaz de houille (dit gaz de ville) produit par les usines à gaz, l’éclairage s’est étendu et a développé ses premiers impacts écologiques, signalés par quelques chroniqueurs de l’époque (nuages de douzaines de papillons s'épuisant à tournoyer autour des bec de gaz et venant pondre par dizaines, voir par centaines sur certains fûts des lanternes (au Cimetière du Père-Lachaise par exemple).

C’est avec l’apparition et la diffusion rapide de l’ampoule électrique et du réseau électrique, que l’éclairage public s’est répandu dans le monde, produisant dès les années 1940 un début de halo lumineux déjà signalé par les astronomes comme étant une gêne pour leur travail.

Des phares maritimes de plus en plus puissants ont été construits sur les littoraux et sur certaines îles (par exemple, l'ile d'Ouessant en comporte cinq). Dès le XVIII^e siècle on s'aperçoit que ces phares attirent les oiseaux, parfois par milliers. Ce phénomène a été peint en 1911 par Clarke dans un tableau intitulé Le Phare, et le néerlandais Anthonie Stolk semble être le premier à l’avoir scientifiquement décrit en 1963. Certains ornithologues ont procédé, dans les années 1960, au baguage des oiseaux qui tournoyaient autour des phares (en les attrapant avec des épuisettes, par exemple près des phares d’Ouessant en France) avant qu’on ne s’aperçoive que l’éclairage du fût du phare supprimait le problème.

En Europe, pendant les deux Guerres mondiales, les halos lumineux ont été fortement réduits dans les zones occupées et dans les zones de combats, pour économiser l’électricité et surtout à cause des couvre-feux imposés par l’occupant ou les forces alliées.

Ainsi, pendant la Première Guerre mondiale, alors que les véhicules motorisés étaient encore rares, les phares en position « code » étaient autorisés la nuit, mais il fallait s’arrêter et couper l'éclairage lors des alertes et en cas de passages d’avions. Lors de la Seconde Guerre mondiale, les vitres devaient être obturées ou teintées de bleu, généralement au moyen d’une peinture appliquée à l’extérieur, et en zone occupée, mêmes les phares des vélos – comme ceux des autos et camions – devaient être muni d’un cache ou d’une peinture bleue ne laissant visible qu’une fente produisant une fine raie de lumière, moins visibles d'avion ou de loin.

Après les guerres les périodes d’euphorie et de relance de la consommation se sont accompagnées d’incitations au développement de l’usage de l’électricité et de l’éclairage. De 1919 à 1939, les lampes à acétylène se sont développées dans les habitations, notamment pour éclairer le dimanche quand les moulins et certaines usines qui produisaient l'électricité s’arrêtaient. Les éclairages urbains extérieurs étaient alors alimentés par les nombreuses usines à gaz alimentées par le charbon.

Dans les années 1970-1980, la lumière perdue par les éclairages commence à être qualifiée de « pollution lumineuse » ; elle inonde les villes et de plus en plus la campagne, masquant la plupart des étoiles jusqu’à les masquer de la vision à l'œil nu. On parle en fait d'une nuisance plus que d'une pollution.

La notion de « pollution lumineuse » est née (sous cette dénomination) à la fin des années 1980.

• Elle regroupait alors principalement des facteurs aujourd’hui groupés sous l’expression « nuisances lumineuses », mêlant les artéfacts qui gênent ou rendent impossible l’observation astronomique de certaines parties du ciel à partir des observatoires, à des aspects complexes tels que les impacts potentiels, pressentis ou avérés de la lumière intrusive sur la santé des enfants ou des adultes qui y sont exposés.
• Dans les années 1990, les astronomes et physiciens de l’atmosphère ont commencé à développer des instruments pour mesurer cette nouvelle forme de modification de l’Environnement en général et de l’Environnement nocturne en particulier.
• À partir des années 1995, comme en témoignent les titres et contenus des colloques et symposiums qui traitent de ce problème, les impacts écologiques prennent une importance croissante. Les chercheurs et les naturalistes commencent à les mettre en évidence et à les quantifier, alors que la réflexion concernant les impacts sur la santé se poursuit, non sans difficultés en raison du manque de données épidémiologiques collectées spécifiquement pour étudier la question. Les chercheurs s’appuient aussi sur des données ou études relatives à la vision, au système hormonal (cf. mélatonine) et sur des études médicales ou de recherche appliquée (dont concernant par exemple les traitements contre le rachitisme par les U.V., les thérapies par exposition à la lumière pour resynchroniser l’horloge interne ou soigner des patients dépressifs, etc.).
• Quelques études sont en cours sur le moyen ou long terme portant sur les liens entre sécurité, criminalité, cambriolage et éclairage, qui mettent en évidence la complexité de la question et bousculent quelques idées reçues.
• D’autres disciplines, allant de la géographie et de l’urbanisme à l’ergonomie se saisissent de la question depuis la fin des années 1990, y compris au travers de l’étude de la vie nocturne, urbaine notamment. La première thèse universitaire exclusivement consacrée à la pollution lumineuse ne démarre en France qu'en 2006.

L’imagerie satellitaire commence à permettre de quantifier et cartographier d’une manière objective la pollution lumineuse, mais les images de haute précision ou de la face non éclairée de la terre prises dans l’infrarouge ou l’ultraviolet restent propriété des militaires ou inaccessibles pour des raisons de coût.