夜晚降临，城市灯火辉煌，霓虹灯闪烁，路灯撒下温暖的光芒。这幅从太空俯视地球的夜景已成为人们熟悉且迷恋的画面，宛如城市璀璨的星座。然而，城市的灯光背后隐藏着一个复杂且鲜为人知的世界。传统上，街道照明被视为城市夜间光污染的主要来源，但近期一项以市民科学为基础的研究彻底改变了这一认知，揭示出城市灯光的多样性及其巨大的环境影响。市民科学，作为一种结合公众参与与科学研究的创新手段，正成为破解城市灯光之谜的重要钥匙。通过此法，不仅丰富了我们对夜间光环境的理解，也为环保政策的制定提供了实证依据。
市民科学项目“纳赫特利希特”（Nachtlichter）通过一款专门设计的手机应用，邀请公众参与收集城市区域灯光的数据。2021年，全球志愿者尤其是德国地区的参与者，通过徒步走访并分类记录各种可见灯光达23万余个，从而打造了一个前所未有的夜间灯光数据集。此前，依赖卫星遥感数据的研究受限于分辨率和灵敏度，难以区分不同类型的光源。通过深入街道观察，纳赫特利希特项目揭示出城市光源远比我们想象得复杂。广告牌、商业橱窗、私家窗户灯光，乃至装饰性灯光都占据了显著比例，街道照明反而只是部分光源中的一小部分。 这一发现无疑对城市光污染治理提出了新挑战。
传统政策重点关注街灯的节能改造和遮光措施，虽然取得了部分效果，但忽视了大量来自私人与商业场所的光源。研究估计，在德国，夜间零点时分仍有约7800万个灯光单元亮起，远超公共路灯的数量。这为减缓光污染，减少能源浪费提供了巨大的潜力和空间。未来政策若能涵盖广泛的光源类型，特别是控制广告灯箱开关时间、鼓励居民合理使用窗户照明，将在降低环境负担方面实现更显著的成果。 除了数量上的震撼，市民科学还揭示了不同灯光类型的品质特征。如遮光罩使用率、亮度和灯光颜色等。
研究表明，德国近半数街灯配备了完整遮光罩，减少了不必要的向上发光，降低了天空光污染。然而，建筑侧墙灯和装饰灯的遮挡普遍不足，导致更多光线向天空扩散。各类灯光色温的差异也体现出环境影响的多样性。橙色光源多见于传统路灯，白色灯光则主要来自广告牌和商店橱窗。光色的不同不仅影响夜空光污染的形态，也可能对野生动物和人体健康产生不同影响，提示光污染治理需考虑光谱特性。 纳赫特利希特项目同时关注灯光的时间变化规律。
研究发现，随着夜晚的深入，广告和商业灯光关闭速度明显高于路灯等公共设施，这种时间动态影响了夜空光污染的强弱变化。卫星数据反映的辐射亮度与地面灯光数量呈正相关，但两者的具体权重难以精准对接，受到灯光亮度差异、城市结构高低、街道宽窄等多种复杂因素干扰。这种复杂性强调了市民科学现场观测的不可替代价值，为传统卫星遥感补充了重要的数据纵深。 环境视角下，人工光源的暴露已被广泛证明对生态系统构成威胁。鸟类因被引诱误入灯光区域，往往导致致命碰撞和迁徙路径改变。植物的生长节律也会受到夜间亮度变化的干扰，进而影响生态系统的整体功能。
夜晚的天空亮化，更是改变了自然暗夜环境，打破了生物进化的光暗循环。人类健康方面，光污染增大了睡眠障碍和生物钟紊乱的风险。通过精准的光源分类和分布数据，市民科学为环境保护部门提供了有效的干预目标，加速了科学与政策的连接。 此外，节能及经济利益也是推动城市光环境改善的重要因素。因不必要的夜间照明而造成的电力浪费直接增加城市的运营成本和碳排放。在能源供应紧张或环境法规趋严的背景下，提高照明效率、合理控制灯光使用时间已成为共识。
德国近期因能源危机实行户外灯光管控，市民科学项目的数据可用于评估此类政策的执行效果与可能的改进空间。 市民科学在技术与社会层面均展现出巨大潜力。通过在线培训、应用引导，志愿者不仅收集数据，还获得了夜间光环境的认知提升，进而促进公众参与环保行动。大量分布式的采样，使得覆盖城乡不同区域成为可能，促进数据的多样化和真实性。未来，随着卫星遥感技术的发展以及地面观测手段的升级，市民科学的模式可得到进一步推广和深化，形成多层次、多时段的光环境监测网络。 然而，项目也面临一些局限和挑战。
观测主要集中于德国，其他国家和不同城市形态的光环境特征尚需进一步验证。高层建筑密集区因观察难度大未被充分覆盖，若能结合三维城市模型，数据解析将更为细致。车灯及移动光源的贡献目前缺乏量化，未来应设计相应的调查方法予以补充。另外，数据的时间异质性和参与者的观察误差亦需持续改进和优化。 总结来说，市民科学点亮了我们对城市夜间灯光的全新认知。它突破了传统遥感的局限，使城市灯光的种类和分布更加清晰明了。
研究提醒我们，光污染的治理不能仅仅依赖于控制街灯，而必须涵盖广告、商业和私人照明等多样化的光源。通过这种综合视角，城市管理者、环保组织及公众能够形成协同联动，推动光环境的可持续转型。未来，随着技术和社会参与的不断进步，市民科学将在打造更加暗夜友好、生态和谐的城市环境中发挥愈发重要的作用，开启城市照明治理的新篇章。
