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Lichtsmog: Lichtverschmutzung in Metropolen

Das Werk bietet die Grundlagen zur Lichtverschmutzung und ihrer Auswirkung auf Organismen. Es vergleicht die Lichtverschmutzung anhand ausgewählter Metropolen weltweit und bilanziert existierende Maßnahmen der Lichtverschmutzungsprävention. Schließlich werden innovative Lösungsansätze besprochen.
Hongkong wird von Millionen Lichtern verschmutztLaden...

4. Internationale Vergleichsanalyse der Lichtverschmutzungsquellen im urbanen Raum

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4.7 Zusammenfassende Gegenüberstellung der Metropolen und daraus resultierende Schlussfolgerungen

Zu Beginn ist hervorzuheben, dass jede Stadt andere Probleme bezüglich der Lichtemission und -verschmutzung besitzt. Bereits an dieser Stelle kann man erkennen, dass es keine allumfassende Maßnahme geben kann, die eine Minimierung der Lichtverschmutzung an allen Standorten gewährleistet. Jede Metropole muss eigene Lösungen entwickeln.

Die Städteanalyse zeigt verschiedene urbane Szenen, die sich vor- oder nachteilig in Bezug auf die Lichtverschmutzung auswirken. In diesem Abschnitt werden diese anhand zusammenfassender Gegenüberstellungen der Metropolen erläutert. Die Erkenntnisse dienen der Entwicklung eigener Lösungsansätze in späteren Kapiteln.

Die Untersuchungen der unterschiedlichen Städte zeigen, dass die Helligkeit der Straßenoberflächen der Hauptstraßen sich nicht stark voneinander unterscheiden (ausgenommen Warschau). Sie besitzen Werte zwischen ca. 1–1,5 cd/m2, wobei diese keine überhöhten Werte darstellen (siehe Abschn. 4.2.3, Bezug auf die DIN 13201).

Trotz der ähnlichen Ergebnisse kommt es zu starken Unterschieden in der Wahrnehmung des gesamten urbanen Raumes. So wird beispielsweise Boston im Vergleich zu New York City erheblich dunkler wahrgenommen, welches die Messungen jedoch widerlegen. In der Analyse sind unterschiedliche Faktoren aufgetaucht, die Einflüsse auf die Helligkeitswahrnehmung haben und dies erklären.

Grundlegend ist festzustellen, dass die Helligkeitsempfindung keine feste Einheit, sondern eine Sinneswahrnehmung ist. So kann das empfundene Szenario sich von Mensch zu Mensch unterscheiden.

Ein generell wichtiger Faktor, der Einfluss auf die Wahrnehmung hat, ist das Material der Fassaden. So existieren in Boston beispielsweise vorwiegend dunkle Materialen verglichen mit New York City. Dies hat zur Folge, dass der urbane Raum insgesamt eine dunklere Wirkung besitzt. Zusätzlich existieren hier auch wenige Oberflächen mit stark reflektierenden Eigenschaften (z. B. Glas), wodurch nur wenige Lichtpunktreflexionen entstehen, die eine optische Aufhellung des Raumes herbeiführen würden.

Ferner spielt auch die Gebäudehöhe eine wichtige Rolle. Die Gebäude in New York City sind bei Weitem höher als die in Boston. Besteht ein Areal vorwiegend aus hohen Gebäuden, so ist durch die menschliche Perspektive nur ein kleiner Teil des dunklen Himmels erkennbar. Hauptsächlich werden Fassadenoberflächen im Gesichtsfeld zu sehen sein. Bei niedrigen Gebäudehöhen erweitert sich der prozentuale Anteil des dunklen Himmels im Gesichtsfeld. Der höhere prozentuale Anteil des dunklen Himmels im Gesichtsfeld kann zur Folge haben, dass der urbane Raum insgesamt dunkler empfunden wird, als es die objektiven Messergebnisse hervorbringen. Dies zeigt, dass vertikale Flächen für die Wahrnehmung des Raumes wichtiger sind als horizontale Flächen.

Ein weiteres Beispiel, welches dies belegt, ist in Boston, Abb. 4.44, zu sehen. Die horizontalen Flächen werden hierbei verhältnismäßig stark beleuchtet, jedoch lassen die Full-Cutoff-Leuchten keine Beleuchtung der Fassaden zu. Resultierend daraus erscheint der urbane Raum dunkel.

Zudem zeigt die Analyse, dass Straßenzüge mit Metalldampflampen und LEDs heller empfunden werden als Straßenabschnitte mit Natriumdampflampen (Boston, Toronto). Dies ist mit den spezifischen Spektren der einzelnen Lampentechnologien zu erklären. Das menschliche Auge reagiert in der Nacht empfindlicher auf Blau-Grünanteile im Licht, wodurch diese Lichtquellen heller erscheinen als Lichtquellen mit einem hohen Gelb-Rotanteil mit gleichem Lichtstrom (siehe Abschn. 3.1). So spielen für die Wahrnehmung der Helligkeiten auch die spezifischen Lichtspektren eine erhebliche Rolle.

Ein wichtiger Faktor bezüglich der Helligkeit ist das durchschnittliche Gesamthelligkeitsniveau, welches in einer Stadt vorherrscht. Ist dieses generell niedrig, so passt sich das Auge dem Niveau an. Somit kann ebenso viel wahrgenommen werden wie in urbanen Räumen mit höherem Helligkeitsniveaus. Dies geht aus der Vergleichsanalyse zwischen Hannover und Warschau hervor.

Die Untersuchungen in Toronto und Boston zeigen, welche Einflüsse die Straßenquerschnitte in Bezug auf die Helligkeiten besitzen. Die Nebenstraßen sind in den zwei Städten heller als die Hauptstraßen. Die Nebenstraßen besitzen hierbei die gleichen Leuchten wie die Hauptstraßen. Dadurch dass jedoch die Fassaden enger beieinander stehen, kommt es zu einer größeren Zahl an Reflexionen, wodurch der Raum aufgehellt wird.

Anhand von New York City und Toronto ist zu beobachten, dass hohe Gebäude ein großes Lichtverschmutzungspotenzial durch ihre enorme Fassadenoberfläche und ihrer hinterleuchteten Fenster besitzen. Die Fensterflächen, die das Licht nach außen abgeben, besitzen in den Analysen eine Leuchtdichte von ca. 5 cd/m2.

Ein weiteres Verschmutzungspotenzial, welches die Analysen gezeigt haben, sind die spiegelnden Fassaden, die in Toronto und New York City vorherrschen. Diese können durch ihre Reflexionseigenschaft den Raum aufhellen. Voraussetzung dafür sind folglich Lichtobjekte, die reflektiert werden können. Tendenziell ist diesbezüglich New York City stärker betroffen als Toronto. Im Gegensatz zu Toronto besitzt New York City eine Vielzahl an Gebäuden, die angestrahlt werden, wodurch diese potenziell durch spiegelnde Fassaden reflektiert werden können (Abb. 4.21).

Betreffend der Fassaden und deren Anleuchtung kann man anhand der Untersuchungen in Warschau und New York City grundlegend feststellen, dass hierbei ein erhebliches Maß an Licht im urbanen Raum produziert wird (Abb. 4.23, 4.88 und 4.89). Die vertikalen Flächen (inklusive Werbeflächen), die hierbei angestrahlt werden, besitzen jeweils die höchsten Leuchtdichten in der jeweiligen Kategorie der Städte.

In Bezug auf die Ausleuchtungshomogenität der urbanen Räume ist festzustellen, dass die Lichtpunkthöhe und Position eine entscheidende Rolle spielen. Die meisten urbanen Räume, bei denen eine gute Beleuchtungshomogenität vorhanden ist, besitzen hohe Lichtpunkthöhen (Toronto, Warschau, Hannover). Die hohe Lichtpunkthöhe ermöglicht es, einen größeren Raum beleuchten zu können. So können breitere Lichtverteilungskurven eingesetzt werden, die einen homogeneren Charakter besitzen. In Warschau wird die Homogenität um ein Weiteres gesteigert. Die überhöhte Anzahl der Leuchten und der niedrige Mastabstand sorgen für eine Vielzahl an Überschneidungen der einzelnen Lichtverteilungskurven. Die Folge daraus ist ein überbelichteter städtischer Raum mit einer hohen Gleichmäßigkeit.

Niedrige Lichtpunkthöhen zeigen dagegen ein spotartiges Lichtcharakteristikum. Der Raum wird als weniger gleichmäßig ausgeleuchtet empfunden (Abb. 4.66 und 4.67).

Die optimale Position der Lichtquelle befindet sich direkt über der Fläche, die beleuchtet werden soll. In Hannover ist in Abb. 4.110 eine Leuchte mittig über der Fahrbahn positioniert. Der Raum besitzt dadurch eine homogene Ausleuchtung (Schattenbildung durch das Laubwerk ausgenommen). Im Gegensatz dazu kann man in Abb. 4.44 eine Leuchte sehen, die sich seitlich der Fahrbahn befindet. Resultierend aus dieser Position wird die Straße weniger gleichmäßig beleuchtet (zudem wird der Effekt dadurch verstärkt, dass es sich hierbei um eine Full-Cutoff-Leuchte handelt).

In Hannover und Boston ist festzustellen, dass die richtige Positionierung der Leuchten in Kombination mit Bäumen vorteilige Effekte mit sich bringt. Die Städte besitzen Baumalleen, wobei die Lichtpunkte meistens unterhalb der Baumkronen zu finden sind. Diese Konstellation bewirkt, dass sich der Raum unterhalb der Baumkrone aufhellt. Oberhalb dieser gelang jedoch nur wenig Licht in die Atmosphäre (Abb. 4.47 und 4.111).

Hervorzuheben ist die Beobachtung, dass jede analysierte Stadt Überbelichtungen durch Clutter besitzt. Die Straßenleuchten in New York City besitzen einen strikten Abstand von Mast zu Mast. Demzufolge kommt es nicht zum Clutter durch zu dicht positionierte Leuchten, so wie es in den anderen Städten vorwiegend der Fall ist. In New York City kommt es zum Clutter durch die Kombination der Leuchten und nahe aneinander liegende Schaufenster/Eingänge (Abb. 4.20). Diese urbane Situation findet sich auch in den anderen Städten zum Teil wieder.

Lichtverschmutzung in Folge von Light Trespass wurde in der Analyse nur in Warschau festgestellt (Abb. 4.82). Der Aspekt ist daher bei den analysierten Metropolen weniger relevant.

Eine besondere Aufnahme stellt Aufnahmepunkt 4 N B (Abb. 4.48) dar. Wie in Abschn. 4.3.3 erwähnt, handelt es sich hierbei um eine Nebenstraße, die keine Straßenleuchten besitzt. Die ausreichende Helligkeit wird durch die Schaufenster und die Resthelligkeit der umgebenen Hauptstraßen produziert. Dies wirft die Frage auf, ob Teile der Nebenstraßen ohne Straßenleuchten geplant werden können. Besonders Städte mit grundsätzlich hohen Lichtemissionen wie Warschau könnten dafür in Frage kommen.

In Warschau und New York City wurde ein Aufhellen des urbanen Raumes durch den ruhenden Straßenverkehr beobachtet. Inwieweit hierbei der Raum aufgehellt wird, konnte durch die Leuchtdichtekamera nicht erfasst werden. Der Aspekt der dynamischen Lichter sollte dennoch nicht unbeachtet bleiben und beim späteren Entwickeln von Lösungsansätzen berücksichtigt werden.

Die anfängliche Spekulation, dass die kulturellen Unterschiede auch Einfluss auf die Beleuchtung haben können (siehe Abschn. 4.1), kann anhand der Analyse nicht bestätigt werden. Die Werte der nordamerikanischen Städte ähneln sich und können somit zusammengefasst werden. Diese unterscheiden sich merklich von den Werten aus Deutschland und Polen. So besitzt Warschau mit Abstand die höchsten Beleuchtungswerte und Hannover die niedrigsten. Die nordamerikanischen Städte gliedern sich dazwischen ein. Diese Differenzen werden jedoch auf unterschiedliche Reglementierungen der einzelnen Metropolen oder Länder zurückzuführen und nicht durch die unterschiedlichen Kulturen oder Mentalitäten bedingt sein.

Resümierend lässt sich feststellen, dass die Aufnahmen vor Ort die unterschiedlichen Lichtverschmutzungsprobleme der einzelnen Städte zeigen konnten. Ferner konnten urbane Situationen erkannt werden, die sich vor- oder nachteilig bezüglich der Lichtverschmutzung auswirken und somit einen großen Beitrag zur Entwicklung eigener Lösungsansätze leisten. Es ist ebenso möglich, die Städte in den einzelnen Kategorien zu vergleichen. Jedoch kann keine Aussage darüber gemacht werden, wie viel Licht von den einzelnen Kategorien/Oberflächen tatsächlich in den Himmel gelangt. Die Bilder spiegeln vorwiegend das Lichtverschmutzungspotenzial der einzelnen urbanen Räume wieder, ohne einen Flächenbezug zu besitzen. So kann eine Kategorie besonders hohe Werte besitzen, aber im Gesamtkontext der Lichtverschmutzung nur eine kleine Relevanz besitzen. Ein gutes Beispiel dafür ist Hannover (Abschn. 4.6.3). Die Kategorie Schaufenster/Eingänge besitzt die höchsten Werte, jedoch ist der Flächenanteil der Kategorie so gering, dass es im Gesamtkontext der urbanen Lichtverschmutzung nur wenig Relevanz besitzen wird. Um Aussagen über den Emissionsanteil der einzelnen Kategorien treffen zu können, werden im nachfolgenden Kapitel Simulationen von urbanen Modellen mit Lichtszenen erstellt.

Die resultierenden Schlussfolgerungen aus diesem Kapitel sind in Tab. 4.1 aufgeführt.

Tabelle: Kurzzusammenfassung der Schlussfolgerungen

Urbane Bausteine/EigenschaftenAuswirkung
Fassadenoberfläche (Materialeigenschaften)
Baudichte
Gebäudehöhe
Lichtspektrum der Leuchte
Vorherrschendes durchschnittliches Helligkeitsniveau
• Unterschiedliche urbane Räume können dadurch heller oder dunkler bei gleichen Messwerten wirken.
Straßenquerschnitt• Bei gleicher Beleuchtung maßgebend für die Helligkeit: eng = heller, weit = dunkler.
Skyscraper-/Highriser-Fassaden• Großflächige Fassaden besitzen durch beleuchtete Fenster, Fassadenanstrahlung und reflektierende Fassadenoberfläche ein großes Lichtverschmutzungspotenzial.
Angeleuchtete vertikale Flächen• Überproportionale Lichtemission/Lichtverschmutzung.
Lichtpunkthöhe
Lichtpunktposition
Lichtpunktabstände
Lichtverteilungskurve
• Maßgebend für die Homogenität der Beleuchtung.
• Maßgebend für die Entstehung von Clutter und Trespass.
Leuchte-Baum-Kombination• Gute Aufhellung mit wenig Lichtemission in Richtung Himmel.
Schaufenster-Leuchte-Kombination• Großes Clutter-Potenzial.
Hohes Helligkeitsniveau der Hauptstraßen• Ermöglicht es, stellenweise Nebenstraßenbeleuchtungen wegzulassen.
(Hohes Verkehrsaufkommen)• (Aufhellung des urbanen Raumes.)

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