Introduction aux résultats de mesures LPMD (PArtie 2)

Remarque : pour la compréhension complète, n’oubliez pas de lire la partie 1

Catégorisation : Les types de Nuit

Si les magnitudes SQM (surfaciques) de 17 à 22 déterminent globalement  la qualité du ciel en terme d’obscurcissement de celui-ci (voir table Bortle). Il peut cependant y avoir détection de mag 20, voire plus, en pleine journée avec des conditions météos abominables !

Et en soit, pour les espèces vivant le phénomène, on est alors dans une période nocturne naturelle.

En théorie, on peut se baser sur la notion de crépuscule, civil et astronomique pour indiquer ces périodes de « nuit » (qui régulent d’ailleurs une partie du code du travail, tel que le « travail de nuit ») et les périodes d’éclairages urbains.

Comme expliqué dans le chapitre sur la réfraction/diffusion, au moment où le Soleil s’approche de l’horizon, sa lumière traverse une couche atmosphérique plus importante. La principale lumière transmise est alors réfractée et diffusée vers de plus grandes longueurs d’onde, vers le rouge.

Et le Soleil sera encore « détecté » alors que non directement visible. On y reviendra en détail avec un exemple.

Le crépuscule civil est défini comme la période où le centre du Soleil est situé à moins 6° sous la ligne d’horizon (et supérieur à 12°).

Il s’agit ici d’un horizon idéalisé, situé à 90° du zénith. Sa fin et son début indiquent respectivement le lever et coucher du Soleil, ou nuit civile. Pendant cette période, les planètes et les étoiles les plus brillantes apparaissent et mais il subsiste encore suffisamment de lumière pour que la plupart des activités ne nécessitent normalement pas de sources de lumières artificielles => un éclairage dit « intelligent » doit en tenir compte.

Le crépuscule astronomique se distingue par la période où le centre du Soleil est situé entre 12° et 18° sous l’horizon.

La fin et le début marquent le début et la fin de la nuit astronomique. Pendant cette période, les étoiles les plus faibles visibles à l’œil nu (vers la magnitude apparente 6) apparaissent. D’un point de vue strictement astronomique, il subsiste cependant suffisamment de lumière pour que les objets diffus comme les nébuleuses ou les galaxies ne puissent pas être observés, mais  elle est imperceptible à l’œil nu.

La détermination des périodes est réalisée par le calcul des éphémérides pour le lieu donné. Mais ces valeurs seront totalement perturbées avec les cycles d’éclairages artificiels, ajusté dynamiquement (au mieux) sur l’un ou l’autre crépuscule, ou sur une heure fixe par période l’année et, au pire,  sur rien du tout !

La différence entre « dusk » et « dawn »

Dans les algorithmes de calcul astronomique, on trouve les termes « Dusk » et « Dawn ». « Dusk » se passe le soir, lorsque le Soleil se couche sur l’horizon et que le ciel s’assombrit progressivement, et « Dawn » se passe le matin, juste avant le lever du Soleil, et que le ciel devient de plus en plus lumineux. Très intuitivement, on traduit cela par « crépuscule » et « aube » mais c’est inexact. Le crépuscule et l’aube décrivent une période, alors que dusk et dawn décrivent un moment précis.

C’est au moment précis où le Soleil se trouve sur les limites des différents crépuscules que « dusk » et « dawn » se produisent  : le centre du Soleil est au point exact sous l’horizon. Donc, on a trois « dusk & dawn »:

  • Dusk / Dawn civil : 6°
  • Dusk / Dawn nautique : 12°
  • Dusk / Dawn astronomique : 18°

Ainsi, lorsque le Soleil est exactement à 18° sous l’horizon => dusk (ou dawn) astronomique », mais l’intervalle entre 12 et 18° s’appelle « crépuscule astronomique ».

Mais la nature se fiche bien des astronomes et de leurs concepts…

Ils ne sont que des « artefacts » pour exprimer une condition de nuit qui n’est pas forcément celle de la faune et de la flore.
Comme chaque espèce terrestre peut avoir « son » cycle et « sa » perception du « noir », cela peut servir comme indication de comparaison, mais pas comme une référence absolue. Il faudrait parler de la « nuit de l’espèce X » ou de la « plante Y », pour faire un bilan écologique de ce qui est nécessaire.

La nature a simplement besoin de « noir » quand le Soleil disparait et cela le plus tôt possible.

Si  une obscurité devant être théoriquement présente à un moment donné n’est pas là, c’est que quelque chose la combat : cela indique la présence d’une lumière soit naturelle, artificielle.

Si on reprend le principe à l’examen des crépuscules et les « lever/coucher », pour une date et lieu donné (ici un exemple issus des éphémérides de l’ORB à Uccle) :

Date Soleil Crépuscule Civil Crépuscule Nautique Crépuscule astronomique
Lever Zénith Coucher Début Fin Début Fin Début Fin
01-01-2021 08:45:00 12:46:00 16:48:00 08:06:00 17:27:00 07:24:00 18:09:00 06:44:00 18:49:00
02-01-2021 08:45:00 12:47:00 16:49:00 08:06:00 17:27:00 07:24:00 18:10:00 06:44:00 18:50:00
Jour ~08:03:00 Activité ~09:21:00 Influence ~12:05:00

Donc :

En théorie :

  • Dès 16h48, la luminosité naturelle doit descendre (si elle se maintient = éclairage)
  • Dès 18:49, le Soleil n’est plus du tout un acteur, seule reste la Lune comme acteur naturel et les autres sources artificielles
  • L’inverse dès 6:44 et 8:06

Mais en pratique : de 16h48 à 18h49, commence déjà ce que je nomme la « Nuit naturelle » (nécessaire à la nature) et la noirceur du ciel doit la montrer.

Avec un ciel clair : toute clarté toujours présente dès 18h49 caractérisera sans aucun doute la PL d’origine artificielle.
En effet, dans une région exempte de PL et sans Lune : la nuit devrait être « totale » (quelque soit la condition météo).

Avec un ciel nuageux, la nuit astronomique peut se muer en crépuscule permanent si les couches nuageuses répercutent les éclairages lointains. Mais la nuit civile peut se transformer en nuit profonde avec un plafond nuageux bas et fort chargé en gouttes d’eau bloquant la lumière.

Donc, une fois Soleil et Lune éliminés, l’éclairage urbain et les automatismes d’allumage/extinction (différents selon les régions et parfois villages) deviennent déterminants. Et, remarque générique : si on veut offrir une vraie période de « nuit » à la faune et flore dans notre pays à l’urbanisation galopante, il faudrait politiquement synchroniser ceux-ci sur une large zone.

Car si on examine les contributeurs actuels :

a) Autoroutes, routes principales

  • En région flamande : les autoroutes sont éteints, sauf si :  intensité du trafic est élevée, embouteillage structurel, à la demande de la police : accidents, de véhicules défectueux, d’obstacles sur la chaussée… Ou si travaux routiers, à la demande du service compétent et dans des conditions climatiques extrêmes => très aléatoire
  • En région wallonne :  les tronçons d’autoroutes ne seront éteints que entre 00.30 et 05.30h maximum (et si pas de problème ou d’urgence ou décision de dimming).
  • Quand aux routes régionales (ou inter-villages), elles seront éteintes/allumées selon les régions traversées (et du responsable à un point donné)

b) Villages

  • En région flamande : les période d’éclairages sont choisies par la commune parmi une série de « modes » mis disponibles (LED ou pas, plus de variation avec les nouveaux éclairages).
    Et le « dimming » (30%, 50% éclairage) peut être mis disponible.
  • En région wallonne :  cela dépend du « plan lumière » établit par commune et/ou région + contraintes des zones d’alimentation électrique (plusieurs communes doivent obligatoirement adopter les mêmes durées)

c) Villes

  • Les agglomérations importantes se désolidarisent généralement des modes d’éclairages exécutés en dehors d’elles.
    Ex : Bruxelles ne coupe pas le centre-ville même, alors que certaines zones de l’agglomération peuvent en appliquer.
  • L’aspect sécuritaire et touristique sont quasi les seuls pris en compte, mais il faut bien avouer que les zones naturelles sont faibles…
  • La pollution atmosphérique prend par contre ici son importance, avec la diffusion de la lumière maximale via les particules présentes (halo caractéristique).

c) Effets de zones

  • Une voie éclairée au Sodium ne s’éteint que via de long tronçons de plusieurs dizaines de km
  • Chaque zone dangereuse disposera de son éclairage dédiée
  • Une voie éclairée aux LED peut être éteinte sur quelques km ou centaines de mètres (sortie, accident).
  • De même, une voie avec LED peut être allumée avec un % de puissance variable (30,50%)

Si on rajoute les décalages « heure d’été/hiver » censé faire des économies (illogique, mais apprécié par les politiques) : cela donne un patchwork de modes d’illumination/durée/fréquence proches l’une de l’autre.

Et cela devient rapidement un casse-tête de déterminer avec qui, et quand, il y a une influence (réelle) de X ou de Y avec une seule mesure…

Il faut donc y regarder un peu plus et se fixer des limites claires.

Catégorisation : Types de nuits et méthodes de calcul

On va reprendre comme base le concept d’équivalence entre éléments différents, tel que utilisé dans l’échelle de Bortle.

Mais comme déjà indiqué, il faut ici « sortir » de l’observation du ciel comme base, car la noirceur en un endroit ne veut pas dire « ciel clair » !

Le cycle « circadien » de  chaque espèce étant déterminant, à ce stade. A quel « moment » fait-il « assez » noir (ou clair) pour son activité (nourriture, reproduction, etc…) ?
Si les étoiles ne sont pas visibles, cela perturbe-il ? De même, la présence lunaire va diriger des activités (chez les insectes notamment), et ne pas la voir est tout autant perturbateur qu’un éclairage (souvent pour le confondre avec elle…) !

Donc, en règle générale : les mesures seront examinées pendant les périodes de nuit « Solaire », c’est à dire dès que celui-ci diminue son influence et jusqu’à ce qu’elle revienne.

Influence de l’heure d’été et hiver

il ne faut pas négliger les effets de l’heure d’été (une fantastique invention de nos politiques, plus axés sur leurs BBQ tardifs et les soirées festives que sur la logique écologique…). Reprenons cela via deux exemples, cela sera plus parlant.

Au solstice de juin (nuit la plus courte).

Source : https://www.geogebra.org/m/bfR3ZaQS

Regardons les aspects pratiques :

  • le midi « solaire » (pour la nature) se trouve décalé de 1h57 pour les activités humaines, c’est loin d’être négligeable pour les différents cycles naturels
  • le lever « solaire » n’est plus 3h58, mais 5h53, le coucher « solaire » n’est plus 20h4 mais est considéré à 22h2 pour les activités humaines
  • Quand va-t-on éclairer ?
    • Civilement, dès la fin du jour civil, soit 22h2 et jusqu’au lever du jour suivant, disons 5h53
  • Quand va-t-on éteindre ?
    • Civilement, normalement depuis 5h53 à 22h2 (mais cela reste de la théorie)
    • Naturellement (plus de Soleil), de 20h4 à 3h56, sinon,, le Soleil remplace théoriquement l’éclairage
  • De facto :
    • la perception de la « nuit naturelle » commence à peine pour la faune (le Soleil disparait) qu’on lui « coupe » son effet par un éclairage…
      => perturbations des cycles !
    •  et de même, la nuit naturelle finissant (= retour à l’abri des espèces nocturnes)  est « rallongée » par l’éclairage…
    • => perturbations des cycles !

Au solstice de décembre (nuit la plus longue).

On peut exécuter la même analyse que dans le cas précédant, avec les mêmes causes et effets (influence sur l’environnement).
Mais, dans ce cas, l’effet est « amoindri » (que env. 50 min) et donc : il est plus facile de s’en accommoder.

Conclusion sur l’usage de « heure d’été et d’hiver »

Très logiquement, notre zone géographique devrait se trouver en GMT+0, ce qui simplifierait la synchronisation solaire.
Mais les hasards de l’histoire (et deux guerres) en ont décidé autrement.

En terme de choix, il n’y a cependant guère à polémiquer :

  • Ce mécanisme ne sert à rien, ni écologiquement, ni énergétiquement. C’est le prototype de la « bonne mauvaise idée« .
    • Donc : comme on la souvent montré et démontré, à supprimer !
  • L’heure d’hiver est celle qui perturbe le moins les cycles naturels, dont c’est elle qui faudrait logiquement choisir et garder
  • Mais en Belgique…
    • Que vont prendre comme décision nos politiques ?
    • Si on se base sur :
      • Leurs déclarations faites aux différents médias sur le sujet (du genre BBQ tardifs, soirées alcoolisées, etc)
      • Les différentes « affaires » qui les concernent (corruption, lobby avec fournisseurs d’énergie, marché public manipulé, etc… Lisez votre presse quotidienne pour le dernier scandale actif, on ne sait plus suivre… 🙂 )
      • Ou simplement par raison purement électoraliste (avec des arguments similaires, d’ailleurs… Donc : on a ce que l’on mérite 🙁 )
    • En conséquence :
      • Je suppose (à 80% de chances) que si un choix doit être fait un jour, ils choisiront en chœur pour la solution favorisant les BBQ : l’heure d’été. !
      • Ou… On aura une heure d’été communautaire ! (+1 en Flandres, +2 en Wallonie, +0 à Bruxelles ? Tout est possible ! )

Sauf… Si ils commencent à écouter les scientifiques du domaine (Mais comme depuis 2008, ils refusent de légiférer sur le sujet, j’ai de gros doutes… )

Après ceci, revenons à nos moutons…

Les types de nuits

En premier, définition des types de nuit avec une description générale et valeurs considérées

  • « Nuit crépusculaire » (ou « Twillight Night« , de 13 à 19 mag/arcsec²)
    • période pendant laquelle les activités humaines vont (normalement) se réduire, l’influence Solaire diminue (couché mais encore actif)
    • l’éclairage n’est pas toujours obligatoire (par exemple : pour se diriger, marcher ou conduire), de nos jours, les activités ne s’arrêtent pas (surtout en période hivernale)
    • durée de la période calculée en minutes
    • indépendante de la météo
    • fixée par la détection de >= 13 à < 19 mag/arcsec² pendant la période examinée
  • « Nuit » (ou « Night« , de 19 à 20 mag/arcsec²)
    • l’obscurité présente oblige désormais l’usage d’un éclairage artificiel pour continuer les activités humaines, le Soleil ne suffit plus
    • la  nature peut normalement commencer son cycle nocturne
    • durée de la période calculée en minutes
    • indépendante de la météo
    • fixée à la détection de minimum >= 19 à < 20 mag/arcsec² pendant la période examinée
  • « Nuit noire » (ou « Dark Night« , de 20 à 21 mag/arcsec²)
    • période de repos de la majorité de la société, le cycle de nuit normalement est activé pour l’espèce humaine et animale, une obscurité qui commence à être utilisable par les astronomes (2.5x plus sombre)
    • la nature est totalement dans son cycle nocturne
    • durée de la période calculée en minutes
    • indépendante de la météo
    • fixée à la détection de minimum >= 20 à < 21 mag/arcsec² pendant la période examinée
  • « Nuit profonde » (ou « Deep Night« , de 21 à 22 mag/arcsec² )
    • on retrouve une nuit « pré-industrielle » avec une obscurité profonde et une PL totalement réduite (6x plus sombre)
    • la visibilité humaine est faible, les étoiles (si présentes) remplacent les autres sources lumineuses
    • durée de la période calculée en minutes
    • indépendante de la météo
    • fixée à la détection de minimum >= 21 à < 22 mag/arcsec² pendant la période examinée
  • « Nuit totale » (ou « Total Night », atteint et dépasse 22 mag/arcsec²)
    • une nuit « totale » (ou préhistorique) où la seule source d’éclairage est la voûte céleste… La nuit indispensable pour un observatoire astronomique professionnel, telle qu’on la trouve notamment dans des endroits reculés de la planète (15x plus sombre). Elle est devenue quasi illusoire (sauf black-out) en Europe.
    • sans lumière stellaire, l’être humain est quasi aveugle…
    • durée de la période calculée en minutes
    • indépendante de la météo
    • fixée à la détection de minimum > 22 mag/arcsec² pendant la période examinée
  • Pour toutes les durées : on ne considère que  la période nocturne comprise entre « coucher » et « lever » du soleil (au sens astronomique, on n’attend pas le « Dusk »). Ceci pour éviter les mesures fautives pendant la journée (par exemple : mag 17-18 peut être courant pendant une journée fort nuageuse).

La prise en compte des durées relatives à chacune de ces « nuits » pour un site constituera un premier indicateur sur la dégradation de la qualité du ciel pour l’endroit considéré.

Valeurs SQM prises en compte pour la catégorisation

Selon le cas, une mesure est effectuée par un LPMD toutes les 1/2, 1 ou 5 minutes ou plus.
Par défaut, c’est 5 min qui est la durée standard entre mesures, soit 12 mesures/heure
Ensuite, tout dépend du but recherché…

  • L’évaluation précise d’une transition jour-nuit peut requérir 60 captures/min (une journée =  86400 mesures…)
  • La valeur par défaut étant de 5 min, on étudie les variations 12x/heure (une journée =  288 mesures…)
  • Mais si on veut faire la liaison entre un phénomène atmosphérique (état du ciel) et les mesures, mieux vaut considérer
    • une mesure moyenne calculée sur 1h (avec 5 min d’intervalle, soit 12 mesures)
    • une mesure maximale calculée sur la même période

Cette dernière manière sera prise par défaut lors des tentatives de catégorisations.
Si on travaille d’une autre façon, il faudra l’indiquer de manière explicite.

Ex (théorique) : 18,5, 19, 19,5, 20, 20,2, 20,3 =>  6 mesures en 1h => moyenne de 19.58 et max de 20.3

Une montée rapide de la valeur pendant le passage de la nuit crépusculaire à noire est une caractéristique des zones rurales profondes, où la PL est quasi inexistante. L’influence de la latitude, tout autant que la météo locale, se fait évidemment également sentir dans ce cas de figure. Mais si la courbe est plus lente, c’est qu’une cause artificielle s’oppose au passage.

il sera donc intéressant de lier à la catégorisation (ici sur 1 h => « Nuit ») à l’état météo du ciel (sujet abordé plus tard).

En résumé :

  • condition de « nuit crépusculaire » : si mag >= 13 et < 19
  • condition de « nuit » : si mag >= 19 et < 20
  • condition de « nuit noire » : si mag >= 20 et < 21 (2.5 x plus sombre)
  • condition de « nuit profonde » : si mag >= 21 et < 22 (6 x plus sombre)
  • condition de « nuit totale » : si mag >= 22 (env. 15x plus sombre)
  • alliée à une mesure pondérée sur l’heure (moyenne de 6 valeurs/heure)

Est le premier élément qui fournira l’indicateur NQ (Night Quality).
Celui-ci sera décrit en détail dans le chapitre d’analyse.

Pour illustrer ce propos, sur une nuit « exemple de BEFERN01 », janvier 2021, sans Lune et toutes conditions météo confondues

On distingue aisément :

  • La courbe (Mag/arcsec²) des mesures pour la nuit concernée.
    Ce jour-là, la courbe des valeurs est relativement stable = condition lumineuse stable, mais les variations fréquentes semblent indiquer un ciel couvert.
    Et en effet, à l’examen, toute la journée est sous une couverture nuageuse totale (Overcast).
    La PL sera de-facto largement influencée par cela => un ciel totalement « gris » (= diffusion maximale + obscurcissement )
  • On peut remarquer des courbes de passage vers/depuis l’obscurité quasi identiques (env. 1h30)
  • Avec les différentes analyses
    • La courbe des valeurs atteint la majorité du temps la catégorie de « Nuit »
    • La courbe en début et fin de nuit est fort symétrique, tant en valeur que durée (coucher / lever Soleil), et donc : certainement aussi caractéristique du lieu
    • Un évènement temporaire a été présent en première partie de nuit
    • Au vu les courbes (stable en amplitude maximale, mais perturbée), c’était un ciel bas et extrêmement couvert
    • Les zones rosées indiquées montrent le décalage
      • entre le moment où l’obscurité aurait déjà du être présente (ou atteindre 19 mag)
      • et celui où c’est effectivement arrivé
    • La montée vers l’obscurité est donc retardée par la PL présente (comme la Lune est absente, des éclairages artificiels).

=> Si ce schéma se répète pour ce site, la condition finale sera « nuit » pour le site

Données : Valeurs capturées ou calculées au niveau LPMD :

Chaque enregistrement fournit (extrait de la documentation technique du LPMD) :

UTC UTC time of data capture (e.g.2020/09/12 00:02:32)
LT LT time of data capture (e.g.2020/09/12 00:02:32)
MPSAS Magnitude Per Square Arc Second or mag/arcsec^2 (e.g. 17.7)
NELM Naked Eyes Limiting Magnitude (e.g. 5.4)
Temp Sensor temperature (in Celsius, e.g. 15.8 )
Day Day duration (from sunrise to sunset)
Night Night duration (from sunset to sunrise)
DawnAstroTwil Begin of astronomical dawn twilight period (LT)
DawnCiviLTwil Begin of civil dawn twilight period (LT)
Sunrise Sunrise time (LT)
Sun transit Sun local transit time (LT)
Sunset Sunset time (LT)
DuskCiviLTwil Begin of civil dusk twilight period (LT)
DuskAstroTwil Begin of astronomical dusk twilight period (LT)
MoonAlt Moon altitude (in degrees)
MoonAz Moon azimut (in degrees)
MoonPhase Provide Moon phase current value (0 (new Moon) to 100% (Full Moon) of area reflexion)
MeteoTemp Local meteo current temperature (in Celsius, e.g. 15.8 )
MeteoDew Local meteo dew point (in Celsius, e.g. 15.8 )
MeteoPressure Local meteo air pressure (in mb)
MeteoVisibility Local meteo visual visibility
MeteoSky Local meteo sky state evaluation (tentative) Expressed of % sky coverage : Few (FEW <25%), Scattered (SCT 25-50%), Broken (BKN 50-75%), Overcast (OVC 100%), No Signifiant (NSC <5%)
AdapterMetar Local meteo METAR information, for any deeper interpretation

Reminder : this LPMD is still in permanent evolution, some data file aspects could vary around time

Intervalle de mesure = par défaut de 5 min

Influence lunaire (IL)

La brillance de la Lune est la principale source de lumière nocturne naturelle, son influence est loin d’être négligeable.

En considérant les différentes longueurs d’ondes classiques en photométrie (ici, en mag/arcsec²), en partant d’une situation « idéale » de nuit totale (22 mag/arcsec²) et une Lune à 45° sur l’horizon, on assiste clairement à son impact sur la magnitude moyenne du ciel dans le tableau suivant :

Age : mi-période lunaire (de Nouvelle Lune à Pleine Lune et inverse)

U,B,V,R,I : Bandes de longueurs d’ondes photométriques

Âge % U B V R I
0 0 22 22,7 21,8 20,9 19,9
3 25 21,5 22,4 21,7 20,8 19,9
7 50 19,9 21,6 21,4 20,6 19,7
10 75 18,5 20,7 20,7 20,3 19,5
14 100 17 19,5 20 19,9 19,2

Avec une progression respective de

Âge % dU dB dV dR dI
0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0
3,0 25,0 0,5 0,3 0,1 0,1 0,0
7,0 50,0 2,1 1,1 0,4 0,3 0,2
10,0 75,0 3,5 2,0 1,1 0,6 0,4
14,0 100,0 5,0 3,2 1,8 1,0 0,7

On va donc s’intéresser à l’impact par phase, combinée avec une altitude positive (> 20°) sur l’horizon dans la bande V (la plus caractéristique) :

IL(0, 25, 50, 75, 100)  = ( 0, -0.1, -0.3, -0.6, -1.0) mag/arcsec²

Avec une IL à 50% de phase visible sur l’horizon (> 20°) => la PL locale sera donc influencée de -0.3 mag.

Un facteur tout aussi déterminant est la « corruption » des phases lunaires naturelles par la pollution lumineuse, en augmentant les périodes utilisées par certaines espèces animales pour leurs activités. Si la durée de « lumière lunaire » est trop allongée, on impactera de facto leur durée de vie de manière importante.

Catégorisation : Conditions météo

La plus grande source de lumière naturelle dans la nuit est… Evidemment la Lune !  Mais la meilleure cause d’obscurcissement est aussi : les nuages !
Obtenir plus de 21 mag/arcsec² est largement plus aisé sous un ciel orageux que sous une nuit claire…

On va donc devoir caractériser les mesures sous différentes conditions météo, via un groupe de trois lettres qui indique la proportion de ciel couvert par la couche nuageuse au-dessus de la station d’observation. Cette proportion de ciel est mesurée en octas (fraction en 8e de ciel couvert) :

  • SKC : sky clear, aucun nuage (0 octa) ;
  • FEW : few, quelques nuages, 1/8 à 2/8 du ciel couvert (1 à 2 octas) ;
  • SCT scattered, épars, 3/8 à 4/8 du ciel couvert (3 à 4 octas) ;
  • BKN : broken, fragmenté, 5/8 à 7/8 du ciel couvert (5 à 7 octas) ;
  • OVC : overcast, couvert, 8/8 du ciel couvert (8 octas) ;
  • NSC : aucun nuage d’une hauteur inférieure à 5 000 pieds ou sous l’altitude minimale de secteur

Les détecteurs accessibles (avec vue par %) permettent d’obtenir ces valeurs de manière identique :  No Signifiant (NSC, <5%), Few (FEW, <25%), Scattered (SCT, 25-50%), Broken (BKN, 50-75%), Overcast (OVC, 100%)

Il relativement facile de comparer une couverture sur 30° (1/8 du ciel) avec des mesures réalisées sur 20° (1/9, angle du SQM-L).
Donc, la probabilité moyenne d’influencer la capture est, dans un cas d’une couverture nuageuse de  5 octas, 1/8*5 = 62.5% !

Analyse des données météo des captures sur la période 01/2021 à 04/2023

Un scan rapide, tout site confondu, montre la distribution suivante:

  • Clairement, l’influence des nuages (présents dans plus de 70% des mesures) devra être prise en compte pour estimer la PL locale !
  • En pratique, pour la flore et faune, cela sera cet aspect qui primera, bien plus que la clarté des étoiles… (les oiseaux, eux, volent au-dessus)
  • Ces aspects seront largement étudiés dans un chapitre et document dédié.

Dans les futures analyses, on va cumuler (pour des raisons de praticité et de logique),

  • les conditions « Clear + Few » sous « Clear Sky« 
  • les conditions « Scattered + Broken + Overcast » sous « Broken Sky« 

Impact des extinctions d’éclairage « crise énergétique » en Belgique

Ce sujet assez complexe (comme d’habitude dans un pays avec 3 régions et 4 gouvernements) est traité dans la page dédiée

En résumé :

  • Flandres : extinctions structurelles dans des villes, mais variable de ville en ville et une proportion (35%) d’autoroutes éteints depuis 2017 de minuit à 5 h.
  • Wallonie : depuis le 21/09/2022, extinction partielle sur les autoroutes, sur les 20 % du parc déjà LED et du dimanche au jeudi inclus : 100% de l’allumage à 22h, 70% de 22h à minuit, 50% de minuit à 6h, 100% de 6h du matin à extinction
    • du 1/11/2022 au 31/03/2022, extinction totale de 0 à 5h dans plus de 167 villages de Wallonie
    • depuis le 1/4/2023, une sélection de villages continuent.
  • Bruxelles : disons en gros : rien de significatif (aspects sécuritaire et touristique priment)

Influence PL autour des sites de prises de mesures

Les premières sources participant au skyglow mesuré à un endroit sont évidemment celles qui sont directement visibles.

En se basant d’une part sur les cartes pollution lumineuse calculée sur https://lighttrends.lightpollutionmap.info
(Remarque : Mesure satellite de VIIRS, n’incluant que peu des nouvelles fréquences et intensités LED) et de
l’autre ORES, qui  renseigne sur la conversion de l’éclairage public  pendant la période de l’étude :

Grapfontaine

Située en altitude (pour la région, 440m n’est pas mal :-)), l’observatoire surplombe la vallée et est bordé de zones de forêts où l’éclairage public est absent.
Seules quelques villes sont dans son rayon d’influence, avec principalement Neufchâteau (à  2km et quasi la même altitude : 432 m)

La commune de NEUFCHATEAU comprend les localités de : TOURNAY, NEUFCHATEAU, LONGLIER, HAMIPRE, GRAPFONTAINE, GRANDVOIR.

Pendant la durée de l’étude, 30.8% des luminaire étaient passés au LED, soit 625 sur 2.030 luminaires installés.

Quand Neufchâteau sera passé au LED, cela devrait devenir une des zones les plus sombres du pays.

Actuellement, les 1405 luminaires actuels expédient donc de l’ordre de 2.4 Mlm/nuit vers le ciel de l’observatoire (Mln = Mega lumen, soit 1 million de lumen, voir chapitre ULOR précédent)…

Wellin

Le site d’implantation du détecteur est en forêt et en altitude, avec des dessertes (éclairées) proches.
Du fait de sa position, il surplombe les villes avoisinantes, mais est cependant en contre-bas d’une chaine de collines plus hautes.
Si on examine les causes d’éclairement direct (halo direct influent) :

  • le halo de Rochefort (à env. 6 km à vol d’oiseau) se trouve 100m plus bas et derrière une barrière naturelle
  • le halo de Wellin centre (même altitude) est aussi masqué par une barrière naturelle
  • le halo de Han-sur-Lesse (plus bas), idem
  • le halo de Lavaux-St-Anne (plus bas), idem
  • le halo de Wanlin (plus bas), idem
  • le halo de Jemelle (plus bas), idem
  • c’est l’autoroute E411 et Ave-et-Auffe (60m plus bas) qui sont les principales source de PL directes locales.
    Si une liaison forte entre éclairage et mesures devrait s’établir, cela serait théoriquement d’abord avec ces sources .

Mais toutes ces zones influenceront évidemment le ciel local, car la zone de ROCHEFORT comprend les localités de :  WAVREILLE, VILLERS-SUR-LESSE, ROCHEFORT, MONT-GAUTHIER, LESSIVE, LAVAUX-SAINTE-ANNE, JEMELLE, HAN-SUR-LESSE, EPRAVE, BUISSONVILLE, AVE-ET-AUFFE et comprend 2507 luminaires dont 116 LED, soit 4,6% des luminaires. Quand à zone de Wellin avec WELLIN, SOHIER, CHANLY, HALMA, LOMPREZ, c’es 735 avec 223 LED, soit 30,6% des luminaires.

Pendant la période de capture, en additionnant les deux zones (2507 + 735) c’est 3242 luminaires, dont (225 + 116) 351 sont convertis vers LED (soit env. 10% pour la région concernée).

L’éclairage autoroutier proche étant déjà converti au LED dès mi-2021, il est de-facto moins polluant qu’avant.

Et en finale : 2891 luminaires « anciens » avec de l’ordre de  4.9 Mlm de flux lumineux expédié vers le ciel par nuit autour du détecteur…(voir chapitre ULOR précédent)

Fernelmont

Le détecteur est fort entouré… Au niveau de l’éclairage, plusieurs zones et modes se juxtaposent :

a) la commune de  Fernelmont qui comprend :  TILLIER, PONTILLAS, NOVILLE-LES-BOIS, MARCHOVELETTE, HINGEON, HEMPTINNE, FRANC-WARET, FORVILLE, CORTIL-WODON, BIERWART, avec  1.752 luminaires dont 1.049 LED en date du 30/09/2022 soit 59,9% des luminaires.

b) la commune de EGHEZEE avec : WARET-LA-CHAUSSEE, UPIGNY, TAVIERS, SAINT-GERMAIN, NOVILLE-SUR-MEHAIGNE, MEHAIGNE, LONGCHAMPS, LIERNU, LEUZE, HANRET, EGHEZEE, DHUY, BRANCHON, BONEFFE, BOLINNE, AISCHE-EN-REFAIL et 2.902 luminaires dont 1.375 LED en date du 30/09/2022, soit 47,4% des luminaires.

c) Burdinnes,  gérée par RESA, sur laquelle on ne possède hélas pas beaucoup de données… Excepté que la zone comprend Amay, Andenne, Braives, Burdinne, Faimes, Héron, Huy, Verlaine, Villers-le-Bouillet et Wasseiges.

d) à 16 km, Namur… Qui est en théorie un des contributeurs les plus important mais dont le parc est déjà passé à 72.9% de
LED (10.444 des 14.322 luminaires) 30/09/2022 et sera à 100% fin 2023. Et qui déjà a décidé de : ne plus éteindre le soir dès mi-2023 !

Bien que le parc d’éclairage proche soit largement plus vaste (env. 20000 luminaires), ce parc est déjà converti vers les LED pour 60% en moyenne.

Dans le cône d’influence proche, 2230 luminaires sont d’un ancien modèle, générant encore de l’ordre 2.6 Mlm/nuit envoyés vers le ciel (voir chapitre ULOR).

Wezembeek

Ici, inutile de se poser des questions sur l’influenceur principal, avec Bruxelles capitale et plus de 84.000 luminaires (Sibelga, 2016) de tous types (10% converti aux LED) qui est de-facto l’acteur principal de la PL locale.

Toujours sur base de la même estimation, c’est de l’ordre de 91 Mlm/nuit perdus vers le ciel. Une estimation d’ailleurs basse, car il faut rajouter les nombreux éclairages de bureaux et publicités divers propres à une grande ville.

Dans cette débauche de lumière, les communes flamandes de la périphérie décident cependant l’une après les autres de pratiquer un extinction contrôlée de leur parc, généralement en même temps que leur rénovation (mais pas que…).

Dourbes

Cette commune s’approche des zones les plus protégées en terme PL de la région, les conditions y sont généralement bonnes.

Ce module LPMD est particulier, car il prend des mesures en « mobile ». Il est parfaitement indépendant et de facto pas connecté via Internet en permanence, comme les autres. Il est donc utilisé pour des mesures ponctuelles dans divers endroits de la région, pendant une période dédiée.

Il apporte donc des données en différé, mais ne sera pas repris dans les études actuelles, qui exigent un suivi permanent (tant sur le ciel que le suivi météo).

Conclusion sur les sources PL directes

Même si discutables, les valeurs respectives estimées de 2,4, 4.9, 2.6 et 91 Mlm/nuit comme « caractéristiques polluantes » détectées sont relativement indicatives des mesures que l’on devrait obtenir.

Mais si l’éclairage LED n’a normalement pas de paramètre négatif ULOR (=0% par défaut), il n’en reste que sa puissance installée correspond aujourd’hui à des normes dépassées, au vu des performances de ces dernières.

Les LED récentes sont totalement directives (flux concentrés via les optiques et dispositions), émettent des longueurs d’ondes peu favorables (cf chapitres précédents, avec du 4000 K courant) et un « éclairement » au minimum équivalent (on ne teste pas le maximum, ni sa réflexion !) L’effet PL sera toujours là, et bien là… Mais demandera un examen dédié pour être évalué.

En finale :

  • La zone de type urbanistique « rurale profonde » est la plus protégée… (2.4)
  • La zone de type urbanistique « rurale » est heureusement privilégie, mais plus par une configuration de terrain favorable que par autre chose (2.6)
  • La zone de type urbanistique « zone d’habitat semi-urbain »  subit son environnement (4.9)
  • La zone de type urbanistique « habitat urbain » reçoit de l’ordre de 18x à 35x plus de lumière polluante que les autres zones !

Analyse des mesures