Thesis Open Access

Variación espacial, temporal y espectral de la contaminación lumínica y sus fuentes: Metodología y resultados

Alejandro Sánchez de Miguel

Thesis supervisor(s)

Jaime Zamorano Calvo; Jesus Gallego Maestro

A partir de las imágenes nocturnas en banda pancromática obtenidas por los satélites de observación de la tierra (DMSP/OLS y SNPP/VIIRS/DNB) se ha estudiado la evolución temporal (a nivel global y regional) del gasto en alumbrado público. Para ello se ha diseñado un método de intercalibración de los datos de diferentes misiones que ha proporcionado, como primer resultado y usando los datos del satélite DMSP/OLS, la reconstrucción de la evolución del gasto en alumbrado público en España entre 1992 y 2012 desglosado en las diferentes provincias. Se ha realizado, como validación adicional del método, un análisis de las imágenes del satélite SNPP/VIIRS/DNB que han sido aplicadas para la determinación del gasto en alumbrado público en los países de la Unión Europea y para estudiar la variación de la contaminación lumínica en los municipios de la región de Deltebre.Se ha realizado un estudio del aprovechamiento científico de las imágenes tomadas con cámara de fotos digital (DSLR) desde la Estación Espacial Internacional (ISS) para estudios de contaminación lumínica. Se demuestra en este trabajo que se puede estimar el tipo de espectro emisor de las fuentes de contaminación lumínica mediante diagramas color-color usando las tres bandas de las imágenes y que es posible determinar el tipo de tecnología de iluminación a partir de las imágenes tomadas desde la ISS. Además de la clasificación de fuentes mediante fotometría sintética, se ha realizado la calibración fotométrica absoluta de las imágenes mediante fotometría diferencial de campos estelares y con fuentes en tierra. Como primer paso para el aprovechamiento científico de las imágenes nocturnas de la Tierra que se almacenan en el repositorio de la NASA se ha creado un programa de ciencia ciudadana para la clasificación, localización y referenciación geográfica de las imágenes. Se han clasificado más de 130.000 imágenes, localizado más de 3000, y georreferenciado más de 700. Se han explorado otros métodos de captación de imágenes nocturnas de fuentes de contaminación lumínica como las técnicas aéreas con cámaras hiperespectral y DSLR, desde globo y usando drones. Se han relacionado las radiancias medidas en las imágenes obtenidas desde los satélites con el brillo de cielo nocturno medido desde tierra. Para recopilar la información necesaria se ha desarrollado un método para la exploración de la variación espacial del brillo de cielo que ha sido aplicado a la región de Madrid obteniéndose un mapa del brillo de cielo en toda la región. La variación temporal se ha determinado con estaciones fijas de fotómetros tipo SQM. Por último la variación espectral del brillo de cielo se ha determinado mediante la monitorización continua del espectro del cielo de Madrid con la cámara de todo el cielo AstMon y con el espectrógrafo SAND. Este conjunto de medidas constituye una base de datos fundamental para la aplicación de los modelos de difusión de la contaminación lumínica por la atmósfera y nos permiten concluir que el brillo de cielo está físicamente relacionado con la emisión difusa que se observa en las imágenes de satélite.

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