التقطت الأقمار الصناعية لوكالة ناسا صورا تظهر سطح الأرض مضاء بالضوء الاصطناعي في الليل. قامت دراسة نُشرت مؤخرًا بتحليل هذه البيانات وأظهرت زيادة بنسبة 34% في الإشعاع العالمي خلال الفترة التي تم تقييمها. غطى البحث تسع سنوات وسلط الضوء على الاختلافات الإقليمية المذهلة.
جمع العمل أكثر من 1.16 مليون صورة يتم جمعها يوميًا بواسطة مستشعرات VIIRS الموجودة على متن الأقمار الصناعية. تمت عمليات الالتقاط حوالي الساعة 1:30 صباحًا بالتوقيت المحلي. ويدور هذا الجهاز، الذي يبلغ حجمه حجم الثلاجة، حول الكوكب بسرعة تزيد عن 25 ألف كيلومتر في الساعة، ويرصد الضوء بأطوال موجية تتراوح من المرئي إلى الأشعة تحت الحمراء.
تكشف الصور عن نمو الضوء الاصطناعي على نطاق عالمي
وأشار التحليل إلى أن إجمالي سطوع الليل زاد بنسبة صافية قدرها 16%. وساعد التقدم التكنولوجي في إنتاج النفط والغاز الطبيعي في تفسير جزء من هذه الحركة، خاصة في المنطقة الوسطى من الولايات المتحدة. كما ساهم في ذلك توسع المدن وشبكات الكهرباء الأكثر قوة.
وسجلت المناطق في آسيا أكبر المكاسب. قادت الصين وشمال الهند الزيادة في الإضاءة الاصطناعية. وتعكس هذه الظاهرة التحضر المتسارع وزيادة استهلاك الطاقة في هذه المناطق.
- وشهدت الصين وشمال الهند أعلى الزيادات في ضوء الليل
- أدى التقدم في مجال استخراج النفط والغاز إلى زيادة السطوع في أجزاء من الولايات المتحدة
- تسمح مستشعرات VIIRS برسم خرائط للتغيرات اليومية بدقة عالية
- قامت خوارزمية جديدة بمعالجة البيانات لفصل الاختلافات المفاجئة عن التغيرات التدريجية
طور الباحثون خوارزمية محددة لمعالجة الصور اليومية. وقد سمح لنا ذلك بتحديد التغيرات السريعة التي لم تلتقطها المؤلفات السنوية السابقة. وتقدم النتيجة رؤية أكثر ديناميكية للنشاط البشري.
سجلت بعض مناطق الكوكب انخفاضًا في اللمعان
أظهرت بلدان في أوروبا انخفاضًا في السطوع أثناء الليل. وشهدت فرنسا انخفاضًا بنسبة 33%، والمملكة المتحدة 22%، وهولندا 21%. وتفسر تدابير كفاءة الطاقة وسياسات مكافحة التلوث الضوئي جزءا من هذا الانخفاض.
كما أظهرت المنطقة الواقعة بين أوكرانيا وروسيا انخفاضًا. أثر النزاع المسلح بشكل مباشر على نمط الإضاءة في المنطقة. لقد عوضت حالات التحول إلى اللون البني هذه جزئيًا النمو الذي شوهد في أماكن أخرى.
وتابعت الدراسة الفترة من 2014 إلى 2022. وسجل كل موقع تغير متوسط 6.6 تغييرا متميزا على مدى السنوات التسع. وتزايدت التقلبات خاصة بعد عام 2020، مع تأثيرات الأزمات الاقتصادية والصحية.
يعمل ضوء الليل كمؤشر للنشاط البشري
يستخدم العلماء التوهج الاصطناعي لتتبع تدفق الطاقة عبر الشبكات الكهربائية وسلاسل التوريد. تعمل الطريقة في الوقت الفعلي وتكشف عن الأنماط التي لا تظهرها البيانات التقليدية.
قاد فريق جامعة كونيتيكت العمل بالشراكة مع وكالة ناسا. تعد أجهزة الاستشعار جزءًا من مشروع Black Marble، الذي يعالج المعلومات لإنشاء تصورات عالمية.
تساعد الفقرة الأطول في تحديد سياق نطاق البحث. توفر الأقمار الصناعية التي يتم تشغيلها بشكل مشترك بين وكالة ناسا والإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي (NOAA) تغطية كاملة تقريبًا للأرض المأهولة. يغطي كل بكسل حوالي 500 متر مربع. وتسمح له الدقة باكتشاف مصادر الضوء الصغيرة، مثل أكشاك رسوم المرور على الطرق المظلمة.
يتغلب هذا النهج اليومي على القيود المفروضة على الصور الشهرية أو السنوية. فهو يلتقط التقلبات المرتبطة بأحداث معينة، مثل البناء أو انقطاع التيار الكهربائي أو التغيرات السياسية. تمهد مجموعة البيانات الطريق لإجراء دراسات حول التطور الحضري، وانتقال الطاقة، والتأثيرات البيئية للإضاءة الليلية.
يمثل التقلب نمط التغيرات في الإضاءة
تم تعويض الزيادة الإجمالية في الإشراق بنسبة 34% جزئيًا من خلال انخفاض بنسبة 18% في المناطق الداكنة. هذه الديناميكية تخلق تأثير “القلب النابض” للكوكب، وفقًا للمؤلفين. تتعايش المناطق ذات النمو المكثف جنبًا إلى جنب مع المناطق الأخرى التي تشهد تراجعًا.
أبرز البحث أن كلا من التفتيح والتغميق قد تكثفا في العقد الماضي. وتفسر عوامل مثل التحضر والسياسات العامة والأزمات العالمية هذه التقلبات. نُشر العمل في مجلة Nature وشمل التعاون من مؤسسات في الولايات المتحدة وألمانيا.
وتظهر الصورة النهائية التي أنتجتها الأقمار الصناعية كوكبا ذو تناقضات حادة. تشير المناطق الذهبية إلى زيادة قوية في الضوء، بينما تشير درجات اللون الأرجواني إلى المناطق التي فقدت سطوعها. تسجل المناطق البيضاء المواقع التي شهدت كلا الحركتين في تلك الفترة.
تساعد هذه الخرائط على فهم كيفية توزيع النشاط البشري أثناء الليل بشكل أفضل. كما أنها بمثابة أداة لرصد الآثار البيئية والاجتماعية لتوسيع الإضاءة الاصطناعية.