Ce ne sont pas moins de 1100 points lumineux, très majoritairement d’éclairage public, qui ont été mesurés par Athena-Lum en décembre 2019 sur 9 communes de l’agglomération grenobloise et consignés dans une base de données : mesures d’éclairement, de hauteur de mât, de spectre, de température de couleur et évaluation de la lumière non ciblée.

Fig. 1: captures d’écran du SIG de terrain : fond satellite Google, fond OSM et menu de saisie.

Ce travail a été réalisé dans le cadre d’une fiche action du Contrat Vert et Bleu de Grenoble Alpes Métropole intitulée « La trame noire : composante d’une TVB fonctionnelle ». Le Contrat Vert et Bleu est un outil dont l’objectif est la préservation ou la restauration des continuités écologiques contraints par l’urbanisation et les aménagements. Ces continuités écologiques forment des trames dont les principales sont la trame verte (milieux naturels agricoles et forestiers) et la trame bleue (milieux humides et aquatiques). Ce travail, porté par FNE Isère, part du constat que la fonctionnalité des trames vertes et bleue peut être mise à mal par l’éclairage artificiel nocturne du fait de la sensibilité du vivant à la lumière. Le concept de pollution lumineuse et de trame noire, pour qualifier des continuités protégés de la lumière, a ainsi vu le jour.

Athena-Lum a évalué la pollution lumineuse émise sur les 4 corridors prioritaires de la métropole de manière quantitative (quantité de lumière émise par la source ; direction de la lumière ; temporalité de la lumière) et qualitative (composition spectrale de la lumière). Cette évaluation est basée sur des critères mesurables pour permettre d’évaluer l’impact sur les espèces vivantes et de proposer des pistes d’amélioration pour les collectivités.

Fig. 2 : localisation des points lumineux sur le corridor n°1

Les données spectrales ont été analysées avec des outils issus de plusieurs équipes de recherche dans le monde. Différents indices ont été utilisés qui ont permis de classer les différentes sources lumineuses en fonction de leurs impacts biologiques et écologiques connus.

Les différents indicateurs concordent sur le fait que les sources à température de couleur chaude (≤ 2000K) sont globalement les moins perturbantes pour le vivant. Il s’agit soit des lampes au sodium haute pression, soit des LED ambres. Ce constat est en contradiction avec les pratiques actuelles de rénovation dont la tendance est aux LED blanches de 3000K.

Fig. 3 : classement des sources en fonction de l’un des indices utilisé (ici indice de suppression de la mélatonine)

Les 4 corridors prioritaires présentent tous un éclairage conséquent. 5 communes sur les 9 concernées par l’étude pratiquent l’extinction en milieu de nuit, ce qui est supérieur à la moyenne nationale de 38 %. Sur certains secteurs il reste des continuités sombres à préserver. Actuellement les sources majoritaires restent les lampes au sodium (68%) mais toutes les rénovations récentes se font en LED 3000K, ce qui est inquiétant pour la fonctionnalité écologique.

L’étude aborde rapidement (pour des questions de manque de données) la question énergétique. Les LEDs bénéficient d’une image d’éclairage « vert » peu gourmand en énergie. Les quelques exemples donnés montrent que le sodium haute pression est tout à fait compétitif avec les LEDs du point de vue énergétique avec un bénéfice important en terme de faible perturbation écologique. Les lampes qu’il convient effectivement de remplacer sont les vapeurs de mercure haute pression (BF) qui éclairent peu et consomment beaucoup ; elles peuvent être remplacées à moindre coût par des sodium haute pression, notamment en présence d’enjeux écologiques.

Fig. 4 : puissance installée et éclairement en pied de mât (normé à 5 m) de quelques luminaires :
LED-a : ch. des Mûres Noyarey
LED-b : route dep. Noyarey
LED-c : échangeur A51 Varces
LED-d : parking le long de la route dep. Noyarey
LED-e = ZAC Champagnier
SHP-a : SHP lanternes de style Noyarey
SHP-b : échangeur A51 Varces
BF : : Lotissement Noyarey

En conclusion

Ce travail montre l’intérêt d’une approche de la pollution lumineuse au plus proche du terrain, c’est à dire au plus proche du lieu d’interaction entre l’éclairage et les espèces. L’analyse spectrale des sources s’avère être un outil pertinent pour comparer les sources entre elles. Cela apporte un élément d’information supplémentaire pour les choix d’installation en cas de renouvellement de l’éclairage.
Ces éléments doivent permettre d’établir un zonage différencié de l’éclairage d’une commune en privilégiant les éclairages les moins perturbants pour le vivant dans les lieux à enjeux biodiversité. C’est également l’occasion d’associer les habitants aux décisions qui concernent directement les ambiances nocturnes de leur lieu de vie.

Il existe différentes façons de cartographier la pollution lumineuse sur un territoire en fonction l’objectif recherché, du matériel utilisé ou de l’échelle à laquelle on travaille.
Pour un rendu précis au plus proche du réel, rien ne vaut les relevés de terrain qui permettent de quantifier la lumière incidente au sol, de qualifier sa composition spectrale et d’évaluer la lumière envoyée vers le ciel, que ce soit directement à partir du luminaire, ou par réflexion au sol, si celui-ci est très clair. Si cette méthode est précise, elle n’en n’est pas moins très chronophage, et sa mise en œuvre est donc inenvisageable sur un vaste territoire.
Une évaluation de la pollution lumineuse peut être obtenue avec les photos prises à partir du ciel, disponibles sur internet.

Les photos satellites : des vues nocturnes de plus en plus bluffantes
Ces dernières décennies, les photos satellites nous offrent des images de notre globe la nuit. D’abord issues de la défense militaire américaine (images DMSP – Defense Meteorological Satellite Program), c’est maintenant, depuis 2011, le satellite civil américain Suomi NPP (Suomi National Polar-orbiting Partnership), équipé d’une caméra VIIRS (Visible Infrared Imaging Radiometer Suite) qui nous envoie des images.
Un pas supplémentaire a été franchi dans la résolution avec les images issues de l’ISS (station spatiale internationale). L’agence spatiale européenne a développé le « NightPod », qui est un dispositif sur lequel les astronautes fixent une caméra digitale. Le NightPod compense à la fois la vitesse de déplacement de la station et le mouvement de rotation de la terre, et permet donc d’obtenir des images de haute résolution. Des milliers d’images sont disponibles pour les chercheurs et un programmes de sciences participatives, Cities at night, a été créé pour les aider à identifier les villes à partir des clichés.

Visualiser les différences d’intensité lumineuse
Le site internet dont je vais vous parler ici, lightpollutionmap.info, a été crée par un astronome slovène, Jurij Stare, à partir des données satellitaires DMSP et VIIRS.
Pour rendre les photos satellitaires plus parlantes, la lumière perçue est affichée en classes de radiance (ou luminance énergétique) (en 10^-9W/cm².sr), c’est à dire en intensité lumineuse émise à partir de la surface terrestre.

© Jurij Stare / lightpollutionmap.info

Les zones qui renvoient ainsi le plus de lumière vers le ciel ressortent en rouge alors que les zones qui n’en renvoient pas apparaissent en gris-noir. La résolution est d’environ 500 m pour chaque pixel élémentaire.
Les villes importantes ressortent ainsi en rouge mais également les stations de ski comme l’Alpe d’Huez, les 2 Alpes,Tignes ou Val d’Isère.
La carte offre un certain nombre d’outils, comme la possibilité de pointer un endroit et d’obtenir les coordonnées géographiques, la valeur de radiance et l’altitude.
Quelques artefacts sont à signaler. En principe la couverture satellitaire à été réalisée avec des images sans nuages. Étant donné l’absence d’éclairage émanent de certains bourgs (Lans-en-Vercors, le Sappey, par exemple), il est possible que quelques petits nuages n’aient pas été détectés et aient masqué les lumières. La carte est donc à utiliser avec quelques précautions.

Visualiser la dispersion de la lumière dans l’atmosphère
Le site lightpollutionmap.info, n’affiche pas seulement les données issues des satellites, il permet également de visualiser la modélisation de la pollution lumineuse de l’Atlas de pollution lumineuse de Falchi et al. Ces cartes montrent la diffusion théorique de la lumière dans l’atmosphère à partir des zones éclairées et donnent une version plus réaliste du halo lumineux perçu par un observateur au sol ou par la faune sauvage. Attention aux biais dans nos régions montagneuses car le modèle utilisé par Falchi ne prend pas en compte l’effet de masque du relief. En zone de montagne, ces cartes donnent donc une image un peu plus pessimistes de la réalité.

© Jurij Stare / lightpollutionmap.info

Contribuez à améliorer les informations
Le site lightpollutionmap.info offre la possibilité d’ajouter ses propres mesures de SQM (Sky Quality Meter). Ces données apparaissent sur la carte sous forme de points de couleur différentes en fonction de la valeur mesurée.

La diffusion de la lumière : les multiples facettes de la pollution lumineuse
Ces instruments spatiaux captent la lumière qui s’échappe vers le haut et traverse l’atmosphère terrestre. Au regard de l’utilité de l’éclairage, c’est donc la partie non fonctionnelle, la partie gaspillée, qui est captée par les satellites. Pour diminuer cette lumière inutile et gênante, des progrès ont été réalisé par les fabricants de luminaires : les dernières générations, notamment les luminaires à LEDs, sont de plus en plus « défilées », c’est à dire qu’ils n’émettent pas de flux lumineux au-dessus de l’horizontale. Néanmoins la pollution lumineuse ne se résume pas à ce seul aspect. Même dans une situation idéale où le luminaire dirige la lumière vers le bas, et où la surface du sol est non réfléchissante, la lumière directe perçue par les organismes vivants sur terre est source de pollution lumineuse, même si celle-ci devient très peu visible depuis le ciel.

La pollution lumineuse a de multiples facettes ! Des plus spectaculaires (les images de la terre vue du ciel) à celles qui nous semblent les plus discrètes et anodines (une petite lampe solaire de jardin).
L’important et de se rappeler que notre sensibilité visuelle n’est pas un bon instrument de mesure pour évaluer, de manière pertinente, la gêne pour les autres espèces, notamment les animaux nocturnes aux systèmes de vision très sensibles.
Sobriété avant tout !