城市的夜晚，灯火辉煌，点亮了繁华街道，也映照着人们的生活节奏。夜晚的灯光不仅让城市充满活力，还承担着安全照明、商贸宣传、美化环境等多重功能。然而，璀璨灯火背后也隐藏着不可忽视的环境问题——光污染。尤其是在大型城市，过度的人工照明正在影响生态系统、扰乱人类作息，甚至带来能源浪费。尽管卫星夜光图像已经成为观察地球夜间光线分布的主要手段，但这些高空遥感数据无法揭示灯光的具体类型和来源，限制了精准治理的可能性。近期，由德国研究团队与广大公民科学家合作开展的“夜光观察（Nachtlichter）”项目，借助手机应用和人眼观察，创新性填补了这一空白，让我们首次得以全面识别和量化城市中各类人工光源的构成及其空间分布。
公民科学在城市灯光研究中发挥了重要作用。不同于传统依赖政府和专业机构采集信息的模式，公民科学鼓励热心市民通过培训参与数据采集。这种方法不仅极大扩展了数据收集范围和时间密度，也增强了公众对光污染问题的认知和参与感。2021年，研究团队通过“夜光观察”App组织超过250名注册志愿者，在德国约22平方公里的区域内进行了精确的光源点位统计和类型分类，涵盖了超过23万个光点。调查数据显示，私家窗户光源、街道照明和商业橱窗是城市夜晚三大主要光源，然而令人惊讶的是，城市中心用于广告和美化的灯光数量竟然超过了街道照明。具体来看，灯箱招牌、霓虹灯和装饰性照明在光源总数中的比例远超道路灯，并且即使深夜零时，仍有大约7800万个独立光源亮着，为减缓光污染提供了巨大潜力。
研究同时揭示了不同类型灯光在夜间关闭的时间差异。私人住宅的灯光多在夜晚逐渐熄灭，而许多商业广告牌和部分装饰灯光则持续点亮较长时间。这种时间动态性直接影响卫星对城市辐射亮度的观测，解释了为何卫星数据和地面观察结果存在差异。通过对这些时间变化制定数学模型，研究人员能够更加准确估算夜间不同时间点的光源投射情况，为制定灯光管理政策提供科学依据。空间分布方面，研究结合德国国家的土地覆盖数据，将灯光类型与城市、郊区、小城镇的不同土地利用特征联系起来。结果显示，连续城市建筑区内广告灯光密度高，而郊区和小镇则更多使用庭院装饰灯。
街道照明在所有地带均占据重要位置，其大部分街灯采用了部分或完全遮蔽设计以减少向上射光，但路灯上建筑物侧装的灯具遮蔽程度较低。灯光的色彩和亮度也因类型而异，路灯多呈现橙色色调，而商业和广告灯亮度普遍偏高，部分甚至超出舒适观看范围。这些细节为后续设计节能节光灯具、调整光色方案提供了宝贵信息。公民科学的方法不仅带来详细、丰富的灯光分类数据，也弥补了卫星遥感在解析光源类别上的不足。卫星的辐射亮度能够较好地反映灯源密度的变化，但不同灯源单位光源发出的光强、遮蔽状况和环境布局差异导致了难以直接从卫星数据准确推断地面灯具特性。当前研究尝试构建灯光权重模型来解释这一状况，虽未成功获得理想参数，但强调了地面精细测量在光污染评估中的重要意义。
从环境保护角度来看，人工夜晚照明已成为全球重要的环境污染源之一。过度和不合理的照明引发鸟类迁徙季死亡、野生动物活动紊乱甚至植物生长异常，影响生态系的平衡。此外，夜间光污染带来的消耗不容小觑，转化为巨大的能源浪费和碳排放。加强灯光调控和推广低影响照明策略，是推动可持续城市发展的关键。公民科学项目的成果不仅具备研究价值，也为政策制定者提供了明确的行动依据。数据表明，大多数街灯虽然装有遮蔽设施，但只有约一半是完全遮蔽，导致大量光线向上逸散。
推广遮蔽路灯、限制商业广告灯照明时间、提升私家住宅使用遮光窗帘的意识，均能有效减少光污染。同时，推广智能照明控制技术如运动检测灯和照明分区管理，也显示出良好的节能潜力。德国部分地区已经开始试点实施灯光关闭法规，确保非必要灯光在深夜关闭，节约能源且缓解生态影响。作为全球夜间环境观察的一环，公民科学正在打开了解城市光环境的新视窗。未来，结合更高分辨率卫星影像、城市建筑和用地数据，扩大项目地域至多国多样化城市，持续开展长期灯光监测，将有助于建立全球统一的光环境数据库。此外，追踪光污染变化趋势，为适应气候变化和城市建设提供有力支持。
城市灯光的管理是一场科技与公众合作的社会实践。夜光观察项目的成功经验凸显了公众参与科学研究的巨大潜能，也促进了公众环保意识的提升。通过科学数据与社区反馈相结合，规划者能够更好地平衡夜间照明需求与环保目标，共创宜居夜景。诚如项目成果所示，解决城市光污染不能仅仅依赖街灯改造，家家户户的室内灯光使用习惯、商业广告灯光时长和亮度调整，都不能忽视。只有全社会多部门合作，构建科学合理的夜光管理体系，才能真正让城市夜空重现星辰浩瀚的美妙，实现节能减排与生态保护的双赢。展望未来，更多智能化、个性化的照明解决方案将获得应用，利用感应控制、色温调节等技术，实现“光随需变”的理想状态。
公民科学的普及也将推动各地市民更加关注和参与城市夜间环境保护，形成全民共治的良好氛围。城市灯光的秘密正逐渐被揭示，科技与公民携手，让黑夜更加美丽，也更加可持续。
