城市的夜晚总被璀璨的灯火点亮，营造出独特的都市氛围。然而，在这璀璨背后，人工城市光源所带来的环境影响却长期被忽视。近年来，公民科学方法的引入为深入理解城市灯光的构成和来源带来了突破性进展，尤其是在德国开展的“夜光”（Nachtlichter）项目中，数百名市民科学家通过手机应用参与数据采集，绘制出了一幅详尽的城市灯光地图。这项研究不仅揭示了城市灯光的复杂结构，更为应对光污染和优化城市照明政策指明了方向。城市灯光的构成远比我们想象的多样，传统观点往往认为公共街道照明是夜间灯光污染的主要来源，然而现实情况证明，广告灯箱、商业橱窗、私家住宅的灯光等非街灯光源的数量往往占据更大比例。通过数以万计地点和不同类型的灯具分类，研究显示德国城市中心广告和装饰灯的数量甚至超过了街道照明。
利用公民科学团队收集的超过23万条灯光数据，研究者们首次能够将卫星观测到的夜间辐射数值转换为每平方公里安装的实际灯具数量，使城市灯光的规模更加直观可感。德国境内估计有接近八千万盏灯在午夜时分依然点亮，尽管许多灯光能人为减少，但能源浪费与环境困境依然严峻。光污染不仅影响了人类的生活质量，还对生态系统造成深刻影响。过度的人造照明扰乱了动物的迁徙和觅食行为，导致鸟类死亡率上升，同时抑制昆虫和其他夜间生物的活动，影响生物多样性。研究指出，人类住宅和商业窗户的照明，是城市夜空光污染的重要组成部分，提醒政策制定者需将私营领域的照明纳入规范。光污染的生态影响不仅限于地面，夜空中的光辉增加已改变自然的昼夜节律，植物和动物均受到不同程度的影响。
科学实验表明，即使是微弱的夜间光照也能影响植物生长和动物行为，长期积累可能导致生态系统失衡。为了更好地量化和管理城市灯光，利用卫星遥感技术已成为趋势。可见红外成像辐射计套件（VIIRS）日夜带数据为监测地球夜晚灯光提供了重要视角。然而，卫星数据的空间分辨率和光谱敏感度不足，无法精确识别灯光类别和地面实际灯具数量。公民科学的介入正好弥补了这一短板，通过地面实测赋能卫星观测，推动产生更加精确、细致的光污染地图。Nachtlichter项目不仅依赖公众参与完成庞大数据采集，也设计了线上培训确保各志愿者的观测标准一致，减少了个体差异带来的误差。
参与者按照预设的街区路径，记录所见的18种不同种类灯光，结合灯光的颜色、亮度及遮蔽情况，形成完整的光源分类体系。数据收集于2021年秋季，覆盖德国及部分邻国的多个城市街区，通过统计分析结合卫星辐射数据，科学团队获得了关于城市为何发光以及发光强度的深层洞察。研究表明，传统政策主要聚焦街灯的照明标准和节能，忽视了商业广告灯和私人窗户灯的巨大份额。事实上，即便街灯多半实现了遮蔽和节能，非街灯光源的整体现已成为城市夜空亮度的重要贡献者。比如广告牌灯光的亮度通常更高且持续时间更长，街灯则多配备动作感应和定时熄灭，但广告灯箱通常整夜点亮，极大增加了能源消耗和光污染程度。除了亮度和灯具类型的差异，灯光的颜色和方向也深刻影响着夜空的光谱和生态效果。
研究发现，街灯中约46%呈橙色光，为传统高压钠灯色温，而广告牌和商业橱窗多数为白光，且光线多向上发散，强化了天空的散射光，导致更广泛的光污染。遮蔽不足的灯具增加了向上直射光的比例，成为城市天空发光的主因，未来政策应加强全方位灯具遮蔽标准的执行。城市灯光变化伴随着时间的流逝也十分明显。居民住宅和商业窗户等灯源晚间会逐渐关闭，街灯则保持较稳定亮度，因而深夜目标光污染成分与晚间有所不同，展示了人造夜光的动态特征。卫星夜光传感器因过夜时间限制，难以捕捉这种细微变化，公民科学为补充提供精准时段的照明分布数据。此次研究还展示了公民科学在环境监测和政策制定中的潜力。
公众的参与不仅促进了数据丰富度，也提升了社会对光污染问题的意识。工程师和规划师可根据详细的光源分布调整城市照明设计，决策者能够制定更有效的用光规范，推动城市绿色可持续发展。德国现有约九百万公共街灯，数量虽大但仍小于整个城市光源总数的八分之一，意味着节能政策若只聚焦街灯光源，难以根治光污染问题。未来政策的目标应扩大至广告灯箱、商业和住宅照明，甚至鼓励居民夜间拉窗帘降低光泄漏。部分欧洲国家如法国已开始要求非必要的广告照明在特定时段关闭，确保商业利益与环保共赢。智慧城市概念的发展也为照明管理带来契机。
通过智能感应与动态控制技术，降低空旷或无人时段的灯光能耗，将是减轻夜间光污染的有效手段。公众协助采集和验证数据将成为未来城市照明智能化改善的重要支撑。总体而言，通过结合群众力量和科学技术，研究团队为揭示城市夜晚灯光的性质与规模提供了创新范式。灯光不仅是城市现代性的象征，也是复杂环境系统的一部分，需要我们在审视其美丽的同时正视其潜在危害。更全面、更细致的夜间光环境数据，将助力实现节能降耗、保护生态、改善人类健康的跨领域目标。未来，更多国家和城市若能效仿德国案例，运行类似的公民科学项目，将极大加速全球夜光污染问题的科学认知和治理实践。
城市的夜晚，终将因智慧灯光与公民参与而更清晰、更洁净、更可持续。
