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Un nouvel atlas mondial étend les mesures des lumières nocturnes à la mer, révélant les écosystèmes marins affectés par la pollution lumineuse.
Les écologistes et les biologistes reconnaissent depuis longtemps que lumière artificielle la nuit peut avoir des effets néfastes sur la santé des humains et des animaux terrestres. la faune terrestrenotamment en perturbant les habitudes de sommeil, les horaires d’alimentation et les cycles de reproduction.
Des recherches de plus en plus nombreuses montrent que la vie marine est également sensible à la lumière artificielle, y compris à des niveaux extrêmement bas et à certaines longueurs d’onde, en particulier à la lumière du soleil. la lumière bleue et verte. Aujourd’hui, pour la première fois, des scientifiques ont quantifié les niveaux de lumière sous-marine dans les zones côtières du monde entier. Une équipe de chercheurs d’Angleterre, de Norvège et d’Israël a publié les premiers résultats de cette étude. atlas mondial de la lumière artificielle dans la mer.
“Ces très faibles niveaux de lumière que génère la lumière artificielle sont d’une importance critique pour les organismes biologiques”, a déclaré l’auteur principal et océanographe Tim Smyth, spécialisé dans l’optique marine et la télédétection de la couleur des océans au Plymouth Marine Laboratory. “Mais l’ampleur de son impact sur l’environnement marin a été assez peu étudiée.”
L’équipe de recherche a construit un modèle basé sur deux ensembles de données satellitaires : l’un sur la pollution lumineuse nocturne et l’autre sur la couleur de l’océan, qui révèle les propriétés optiques de l’eau. Le modèle prévoit comment la pollution lumineuse nocturne au-dessus de la surface de l’eau pénètre et est absorbée sous l’eau. Les résultats montrent les profondeurs auxquelles les espèces marines pourraient être exposées à une lumière suffisante pour provoquer une réponse biologique.
L’étude donne aux chercheurs une indication des endroits où ils devraient concentrer leurs futures études sur les effets de la lumière artificielle sur la vie marine. En particulier, a déclaré Smyth, l’étude met en évidence les zones où les écosystèmes sont particulièrement stressés par la lumière artificielle, ce qui pourrait entraîner des changements évolutifs et une adaptation rapides.
“Les effets de la lumière artificielle sur les écosystèmes marins devraient être au centre de la recherche sur le changement global”, a déclaré Smyth.
Les scientifiques ont découvert que 1,9 million de kilomètres carrés (735 000 miles carrés) d’océan subissent des quantités biologiquement significatives de pollution lumineuse artificielle à une profondeur de 1 mètre (3 pieds). Cela représente environ 3 % de la surface mondiale de l’océan. Zones économiques exclusives (ZEE) – la zone s’étendant sur 370 kilomètres (200 miles nautiques) au large des côtes d’un pays. D’importantes zones de l’océan sont exposées à la lumière à des profondeurs de 10 mètres (33 pieds), 20 mètres (66 pieds) ou plus.
La profondeur à laquelle la lumière peut pénétrer dépend non seulement de l’intensité de la lumière au-dessus de l’eau, explique M. Smyth, mais aussi des propriétés optiques de l’eau, qui varient selon les saisons. Par exemple, dans les zones où l’eau est très claire, notamment dans une partie de la mer de Chine méridionale près de la Malaisie, la lumière peut atteindre la nuit des profondeurs de plus de 40 mètres.
La pollution lumineuse marine la plus importante se produit dans les zones où les plateformes pétrolières et gazières offshore, les parcs éoliens et le développement des îles éclairent la nuit au-dessus et au-dessous de la ligne de flottaison. Les cartes ci-dessus montrent la mer du Nord en avril et le golfe Persique en décembre. Elles indiquent à la fois la luminosité du ciel au-dessus de l’eau et la profondeur critique à laquelle la lumière sous-marine atteint. (Notez les différentes échelles pour chacune).
La lumière artificielle est très différente de la lumière naturelle par ses propriétés spectrales, son intensité et son moment d’apparition, a expliqué M. Smyth. Les lumières artificielles s’allument brusquement au crépuscule et brûlent toute la nuit, toutes les nuits, alors que la lumière naturelle nocturne, comme le clair de lune, augmente et diminue sur des échelles de temps quotidiennes, mensuelles et saisonnières.
De nombreuses espèces marines ont développé des fonctions biologiques qui sont régies par les cycles de lumière naturelle, même à de faibles niveaux et à de grandes profondeurs, et certaines sont adaptées à certaines longueurs d’onde de la lumière. Par exemple, copépodes sont particulièrement sensibles au clair de lune, qui signale leur migration quotidienne de haut en bas de la colonne d’eau pour se nourrir. Les copépodes sont des organismes clés dans de nombreux réseaux alimentaires marins. Pour cette étude, les chercheurs ont utilisé la sensibilité à la lumière des copépodes comme seuil pour une quantité de lumière biologiquement significative.
Un élément fondamental de cette nouvelle recherche est un… atlas mondial de la luminosité artificielle du ciel nocturne publié par Fabio Falchi, physicien à l’Institut scientifique et technologique de la pollution lumineuse (Italie) et ses collègues en 2016.Cet atlas a été construit à partir des données de la suite de radiomètres imageurs dans l’infrarouge visible (VIIRS) du satellite Suomi National Polar-orbiting Partnership (NPP), qui peut observer les lumières faibles grâce à sa bande jour-nuit (DNB).
La bande jour-nuit est efficace pour capter les faibles niveaux de lumière dans un large spectre, a expliqué M. Smyth. Mais le comportement de la lumière sous l’eau dépend de ses propriétés spectrales, et VIIRS DNB ne distingue pas les longueurs d’onde rouges, vertes et bleues. Dans le cadre de travaux de terrain menés autour de Plymouth, l’équipe a construit un modèle reliant ce que VIIRS “voit” la nuit avec le spectre de la lumière qui pénètre dans l’eau.
L’équipe a ensuite pris en compte d’autres variables qui affectent la façon dont la lumière pénètre dans l’eau, comme l’abondance du phytoplancton, de la matière organique dissoute et des sédiments, qui changent tous selon les saisons. Ces propriétés peuvent également être observées depuis l’espace à l’aide d’instruments de détection de la couleur des océans tels que le spectromètre imageur à moyenne résolution (MERIS) sur Envisat, le spectroradiomètre imageur à résolution modérée (MODIS) sur ;” data-gt-translate-attributes=”[{” attribute=””>NASA’s Terra, the Sea-viewing Wide Field-of-view Sensor (SeaWiFS), and VIIRS.
“We used ocean-color satellite products to construct climatologies for every month of the year, everywhere in the global ocean,” Smyth said. The model could then calculate how the above-water light—now split into its red, green, and blue components—would propagate underwater based on the optical properties of water at a given location in a given month.
Coastal zones are home to many of the largest urban areas on Earth. As they continue to grow, skyglow—the scattering and diffusion of light by clouds, fog, and pollutants in the atmosphere—seeping into the sea, may grow as well, Smyth said.
Additionally, efforts by urban planners to transition to more energy-efficient light-emitting diode (LED) lighting could also adversely affect marine ecosystems, he said. Cities that once glowed orange under sodium vapor lights now give off a harsher blue glow and a broader spectrum of light that could affect marine species.
NASA Earth Observatory images by Joshua Stevens, using data courtesy of Smyth, T.J., et al. (2021).
