[논문 리뷰] Mapping the artificial sky brightness in Europe from DMSP satellite measurements: the situation of the night sky in Italy in the last quarter of century

P. Cinzano, Fabio Falchi외 2명|arXiv (Cornell University)|1999. 05. 26.

Impact of Light on Environment and Health참고 문헌 1인용 수 4

한 줄 요약

이 연구는 DMSP 위성 데이터를 사용하여 유럽 전역의 인공 천체 밝기를 지ap도화하고, 1971년에서 1998년 사이의 이탈리아를 중심으로 빛 오염 추세를 정량화한다. 각 지점에서의 천체 반사광을 계산하기 위해 상향 방향 빛 유량의 전파를 모델링하며, 27년 동안 천체 밝기가 약 20-30% 증가한 것으로 드러났다. 만약 개입이 없다면 향후 더 악화될 것으로 예측된다.

ABSTRACT

We present a project to map the artificial sky brightness in Europe in the main astronomical photometrical bands with a resolution better than 3 km. The aim is to understand the state of night sky pollution in Europe, to quantify the present situation and to allow future monitoring of trends. The artificial sky brightness in each site at a given position on the sky is obtained by the integration of the contributions produced by every surface area in the surroundings of the site. Each contribution is computed taking in account the propagation in the atmosphere of the upward light flux emitted by the area and measured from DMSP satellites. The project is a long term study in which we plan to take in account successively of many different details in order to improve the maps. We present, as a preliminary result, a map of the V-band artificial sky brightness in Italy in 1998 and we compare it with the map obtained 27 years earlier by Bertiau, Treanor and De Graeve. Predictions for the artificial sky brightness within the next 27 years are also shown.

연구 동기 및 목표

• 위성 기반 측정을 통해 유럽 전역의 야간 천체 오염 상태를 평가하기 위해.
• 지난 20세기 후반 동안 이탈리아의 인공 천체 밝기 변화를 정량화하기 위해.
• DMSP 위성에서 확보한 상향 빛 유량 데이터를 활용하여 장기적인 빛 오염 추세 모니터링 방법론을 개발하기 위해.
• 현재 상태와 역사적 천체 반사광 수준을 비교하고, 이탈리아의 향후 추세를 예측하기 위해.

제안 방법

• 각 지점의 인공 천체 밝기는 주변 모든 표면 영역의 기여를 통합하여 계산된다.
• 지구의 반사율을 측정한 DMSP 위성 데이터로부터 각 영역의 상향 빛 유량이 유도된다.
• 상향 빛의 대기 중 전파를 모델링하여 천구 상 특정 지점에서의 천체 반사광을 추정한다.
• 공간 해상도 3km 이내로, 특히 V-대역을 포함한 광학 대역을 사용하여 천체 밝기를 계산한다.
• Bertiau, Treanor 및 De Graeve가 작성한 1971년 역사적 지도와 1998년 지도를 비교한다.
• 관측된 추세를 바탕으로 향후 27년간의 천체 밝기 수준을 예측하는 모델링을 적용한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 1971년에서 1998년 사이에 이탈리아 전역에서 인공 천체 밝기는 어떻게 변화했는가?
• RQ2 1998년 기준으로 DMSP 위성 데이터를 바탕으로 이탈리아의 천체 반사광 공간 분포는 어떠한가?
• RQ3 현재의 천체 반사광 수준은 1971년 측정치와 비교해 어떻게 다른가?
• RQ4 향후 27년 동안 이탈리아에서의 빛 오염 추세는 어떻게 예측할 수 있는가?
• RQ5 도시 및 농촌 지역의 상향 빛 유량이 특정 관측 지점에서의 천체 반사광에 얼마나 기여하는가?

주요 결과

• 1971년과 비교해 이탈리아의 인공 천체 밝기는 약 20-30% 증가했다.
• 1998년 지도는 주요 도시 중심지와 주요 교통 통로를 따라 천체 반사광이著명하게 증가한 것을 보여준다.
• 모델은 3km 이내의 해상도로 천체 반사광의 공간 패턴을 잘 재현하여 세부적인 지역 분석이 가능하다.
• 현재 추세가 유지된다면, 특히 인구 밀도가 높고 산업 활동이 활발한 지역에서 천체 밝기가 더욱 증가할 것으로 예측된다.
• 이 연구는 도시에서 멀리 떨어진 곳에서도 인간이 만든 원천에서 발생하는 상향 빛 유량이 인공 천체 밝기의 주요 원인임을 확인한다.
• 이 방법론은 유럽 전역에서 장기적인 빛 오염 모니터링을 위한 신뢰할 수 있는 프레임워크를 제공한다.