[논문 리뷰] Maps of artificial sky brightness and upward emission in Italy from DMSP satellite measurements

Fabio Falchi, P. Cinzano|arXiv (Cornell University)|1998. 11. 15.

Impact of Light on Environment and Health인용 수 4

한 줄 요약

이 연구는 DMSP 위성 야간조명 데이터를 사용하여 이탈리아 전역의 인공적 하늘 밝기와 상향 방출 빛을 지ap도화하고, 표면에서의 방출 기여도를 모델링하기 위해 전파 함수를 적용한다. 도시 인구와 빛 오염 간의 강한 상관관계를 드러내며, 주요 도시에서는 자연 상태보다 하늘 밝기가 최대 10배 높은 것으로 나타나, 천문학적 및 환경적 연구를 위한 빛 오염 완화에 중요한 자료를 제공한다.

ABSTRACT

We obtained the map of the zenith brightness of the night sky in Italy. The artificial sky brightness in each site is computed by integration of the contributions by each unitary area of surface obtained by applying a propagation function to the upward emission of the area as obtained from DMSP satellite night-time images. We also evaluated the emission versus population relationship comparing the relative emissions of a number of cities of various populations.

연구 동기 및 목표

• 인간 활동에 의한 빛 방출로 인한 이탈리아 전역의 인공적 하늘 밝기를 정량화하기 위해.
• 도시 지역의 상향 빛 방출이 천정에서의 하늘그림자에 기여하는 정도를 모델링하기 위해.
• 도시 인구와 빛 방출 강도 사이의 정량적 관계를 수립하기 위해.
• 천문학 및 생태계에 미치는 빛 오염 영향 평가를 위한 공간적으로 분해된 자료를 제공하기 위해.
• 정확한 위성 기반 지도화를 통해 빛 오염 완화 전략을 지원하기 위해.

제안 방법

• 도시 및 농촌 지역의 상향 빛 방출을 측정하기 위해 DMSP 위성의 야간조명 자료를 활용하였다.
• 각 표면 영역에서 방출된 빛이 정점에서 하늘그림자에 기여하는 방식을 시뮬레이션하기 위해 전파 함수를 적용하였다.
• 이탈리아 전역의 모든 표면 단위에서의 기여도를 통합하여 위치별로 총 정점 하늘그림자 밝기를 계산하였다.
• 지상 측정 자료를 사용하여 결과를 校정하고 최근에 확보된 자료로 업데이트하였다.
• 다양한 규모의 도시 간의 방출 수준을 비교하여 방출-인구 비율 관계를 유도하였다.
• 인공적 하늘그림자 및 상향 빛 유량의 공간적으로 분해된 지도를 제작하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 이탈리아 전역에서 인공적 하늘그림자의 공간 분포는 어떻게 되는가?
• RQ2 도시 지역의 상향 빛 방출은 정점에서의 하늘그림자에 어떻게 기여하는가?
• RQ3 도시 인구와 빛 방출 강도 사이의 정량적 관계는 무엇인가?
• RQ4 주요 도시 중심부는 하늘그림자 기여도 측면에서 어떻게 비교되는가?
• RQ5 위성 자료는 지면에서의 인공적 하늘그림자 밝기를 얼마나 정확하게 모델링할 수 있는가?

주요 결과

• 이 연구는 위성 자료를 사용하여 이탈리아 전역의 인공적 하늘그림자에 대한 최초의 종합 지도를 제작하였다.
• 로마 및 밀라노와 같은 주요 도시에서는 정점 하늘그림자가 자연 상태보다 최대 10배 높은 것으로 나타났다.
• 인구 규모와 상향 빛 방출 간에 강한 상관관계가 발견되었으며, 방출은 인구에 대해 비선형적으로 증가하였다.
• 상향 빛 방출은 인구 밀도가 높은 도시 중심부에서 가장 높았고, 도시 중심에서 멀어질수록 급격히 감소하였다.
• 지상 측정 자료와의 검증을 통해 모델이 관측된 하늘그림자 수준을 정확히 재현하였다.
• 조명 관리가 이루어지지 않는 한, 인구 증가가 심지어 중간 수준일지라도 하늘그림자 증가에 상당한 영향을 미칠 수 있음을 시사하였다.