L'Estudi de la contaminació lumínica del Parc de Collserola, és fruit de l'encàrrec realitzat pel Consorci del Parc de Collserola. Inclou el primer mapa de la brillantor de fons del cel nocturn fet en un parc natural a Catalunya i, posiblement a Espanya.

1. LA CONTAMINACIÓ LUMÍNICA
AL PARC NATURAL DE
COLLSEROLA, AVALUACIÓ I
RECOMANACIONS
Iso 1600, F/5, 2S

2. CONCEPTES BÀSICS SOBRE LA FÍSICA DE LA
CONTAMINACIÓ LUMÍNICA
Iso 400, F/5,6 2s

3. La intensitat de la
dispersió de Rayleigh és
inversament proporcional
a la quarta potència de la
longitud d’ona. Així, per
exemple, la dispersió a
400nm és 4 vegades major
que la de 700nm per a una
mateixa radiació incident.

4. la contaminació lumínica té una forta dispersió lateral.
Aquesta és la llum que es veu des del Garraf de la conurbació
Sitges - Sant Pere de Ribes - Vilanova i la Geltrú, amb prop de
125.000 habitants, i a 15 km de distància.
ISO 1600 4000K f/5 4s

5. I aquesta és la llum que es veu de l’Àrea
metropolitana de Barcelona a 73 km de distància.
Aquest abast territorial de la contaminació
s’alimenta fonamentalment de la lum de fanals i
projectors situats en espais oberts i que emeten
part de la seva llum per sobre del plànol
horitzontal (flux d’hemisferi superior).
ISO 1600 4000K f/4 4s

6. Una tipologia freqüent
de fanal: que emiteix part
de la seva llum per sobre
de l’hortizontal.

7. 90%
15%
10%
No tota la llum que s’escapa vers el cel té el mateix efecte
Si comptem en quantitat relativa de
lúmens, es tracta de quantitats molt
semblants: 0,1 front 0,9X0,15= 0,135.
Intensitat de la propagació
Model de la distribució angular de la
llum. R. Garstang 1986

8. 90%
10%
90%
15%
I, a mida que la distància augmenta, augmenta la influència de la
petita proporció de flux d’hemisferi superior.

9. 90%
10%
La brillantor de fons que percebem sobre l’horitzó a distàncies superiors a 10Km és
majoritàriament produïda pel Flux d’Hemisferi Superior (FHS)..

10. Ja hem vist que el color de la llum és també un factor
important: les llums blanques LED i els projectors dels
camps d’esports (λ= 450nm) tenen una dispersió de
Rayleigh prop de 3 vegades més intensa que les de sodi
de baixa pressió (λ= 589nm).

11. Amb tot aixó, els factors principals són:

12. Amb tot aixó, els factors principals són:
1- La quantitat total de llums (que es mesura en lumens)

13. Amb tot aixó, els factors principals són:
1- La quantitat total de llums (que es mesura en lumens).
2- La fracció del flux lumínic que surt sobre la horitzontal.

14. Amb tot aixó, els factors principals són:
1- La quantitat total de llums (que es mesura en lumens).
2- La fracció del flux lumínic que surt sobre la horitzontal.
3- La reflectivitat del sòl (vinculat també al “urban canyon”.

15. Podem definit així algunes tipologies de la “rugositat” de l’entorn il·luminat:

16. Urban canyon

17. Autovies i autopistes, amb
làmpedes entorn els 16.000
lumens (menor intensitat que
a la ZAL). L’angle zenital supera
sempre els 200º, per tant, el %
de flux d’hemisferi superior es
dispersa sense trobar
obstacles.

18. Amb variabilitat de fanals i projectors. Els projectors viaris són majoritàriament
permanents. Els focos als camps d’esport s’apaguen a partir de les 23h aproximadament.

19. Els fanals a la ZAL i la Ronda de Dalt són de major intensitat: entorn els 27.000 lumens.
L’angle zenital de la ZAL i les zones
industrials extensives se situa entre
150º i 180º.

20. El fanal amb làmpeda de 16.000 lumens d’una
autopista té un impacte molt menor a la zona
urbana, amb uns angles zenitals entre 50º i 80º.

21. I els mateixos fanals són encara menys impactants en un casc antic, amb angles
zenitals que no superen els 30º.

22. Finalment la combinació menys intensa: fanals de baixa intensitat (10.000 lumens) i
un entorn de baix albedo que no reflexteix la lum cap amunt.

23. I no oblidem que tenim fanals i nuclis industrials amb llum blanca (de vapor de mercuri
majoritàriament).

24. LED groc.

25. LED blanc, amb més dispersió de Rayleigh (contamien els llocs propers
però també no arriben tant lluny com les de VSAP.

26. I uns fanals de carreteres que podrien
ser molt més perillosos si es transformen
en LED blanc.

27. RECORREGUT VISUAL

28. En primer pla, la tènue llum de l’urbanització de
Vallpineda. Darrere s’aprecia la notable
resplendor que origina El Papiol i el polígon
industrial de El Congost, a Sant Andreu de la
Barca. ISO 200, 5”, f/4,5. 18-12-2012

29. Els sectors amb llum blanca emergeixen entre el color dominant groc que prové de
làmpades de vapor de sodi d’alta pressió (VSAP). Panoràmica que mostra el sector Sant
Andreu de la Barca-El Papiol. Destaca la brillantor blanca (com a la fotografia de P.
Nespoli) dels polígons situats a les terrasses fluvials del congost del Llobregat.
ISO 1600, 5” f/5,6. 15-01-2013.

30. El pes específic dels projectors és important.
Vista del sector Sant Vicens dels Horts-Santa coloma de
Cervelló. Novament destaca la potència lluminosa dels
camps esportius. ISO 200 5” f/4,5 . 18-12-2012.

31. Quan ens apropem a “’estret de Cornellà” o l’inici del Delta, la densitat
d’instal·lacions esportives i els nuclis industrials extensius mostren un
impacte rellevant.

32. En aquesta vista des de Sant Pere Màrtir, es veu com els barris són pràcticament
invisibles en comparació de l’entorn aeroportuari i els polígons industrials de Sant
Boi - Viladecans.
Destaquen també fanals en carrers sense urbanitzar i de color blanc.
ISO400 2” f/5 4000k 05-01-2013

33. Vista des del mirador de Vallvidrera. La ZAL és també una zona important de
contaminació lluminosa. ISO 400 f/5 2s

34. Vista des del mirador de Vallvidrera. La panoràmica superior
amb els camps d’esports en actiu. A sota sota, sense els
projectors. La diferència mesurada és del 47%.
ISO 400 f/5 2s

35. A la Ronda de Dalt, l’alternància amb els túnels (molt
il·luminats per norma europea) obliga que l’exterior sigui
també enlluernant per tal d’evitar problemes de contrast
lumínic als conductors. A aquest efecte cal afegir el de les
intal·lacions esportives. ISO 400 f/5 2s.

36. Les façanes blanquinoses reflecteixen la llum vers el
Parc. Apareix també un espai verd, el parc Xavier
Montsalvatge, amb una il·luminació excessiva i
innecessària. ISO 400 f/5 2s

37. Quan el flux d’hemisferi superior és tant intens, a
banda de l’efecte contaminant sobre la brillantor de
fons del cel, tenim una il·luminació directa: el relleu i
la vegetació generen zones d’ombra diferenciada.
ISO 1600 f/5 2s

38. Els grans contaminadors: camps d’esports i ronda de Dalt.
ISO 400 f/5,6 2s

39. Des de la Torre del Baró es torna a apreciar com
la ciutat densa és sensiblement més fosca.
ISO 400 f/5 2s

40. El turó de Moncada entre eixos viaris i espais urbanitzats.
ISO 400 f/5 2s

41. S’identifica la AP-7 i el seu peatge, també el
nucli urbà de Cerdanyola.

42. Cerdanyola: novament destaquen instal·lacions
esportives i els sectors industrials sobre els nuclis
urbans.
ISO 200 f/5,6 5s

43. Cerdanyola. La ciutat contamina molt menys!
ISO 400 f/5 2s

44. Rubí i l’elevada concentració d’instal·lacions
esportives de Sant Cugat. Es veu tram de la B-30
sense llum i la foscor de MiraSol.
ISOI 400 f/5 2s

45. Els fanals de les autovies i autopistes contaminen
pel seu elevat flux d’hemisferi superior en un
entorn sense l’apantallament dels edificis. Tot i
això, els projectors de l’àrea de peatge il·luminen
directament la muntanya. ISO 200 f/5 5s

46. ISO 400 f/5.6 2s

47. Valldoreix (vist des de Can Montmany) és
fosc en comparació amb tot el que hem vist.
ISO 1600 f/5 2s

48. CÀLCUL DEL FLUX LLUMINÓS TOTAL

49. Àmbit d’estudi: una franja de 10km entorn els límits del Parc (778,77 Km2
)

50. Hem comptat també amb l’ajut inesperat de l’astronauta Paolo Nespoli, de la ISS

51. La seva foto ha facilitat la identificació de sectors.

52. Sobre aquesta superfície de 778,77Km2
hem comptabilitzat TOTS els fanals a la
cartografia vectorial del 55% del total de la superfície, i així ho hem pogut
extraplar a la resta amb la seguretat d’un mostreig robust.

53. 217.671 fanals al 55% de l’àmbit d’estudi.

54. Valors d’il·luminació a 1,4m d’alçada.

59. Zonificació resultant

60. Unitat de paisatge lumínic Superfície Densitat per ha Num. de fanals Flux lluminós Lumens totals
% del flux
lluminós total
FA-01 Fanals en zones no urbanitzades 432.365.493 0,4972 21.497 10000 214.968.171 3,84%
FA-02 Fanals en aeroports 5.108.511 0,8338 426 16000 6.814.844 0,12%
FA-03 Fanals en zones ZAL blanques 1.975.070 6,1535 1.215 28000 34.029.836 0,61%
FA-04 Fanals en zones ZAL grogues 84.253.062 6,1535 51.845 28000 1.451.653.791 25,96%
FA-05
Fanals en autopistes i autovies (excepte
Ronda de Dalt)
19.934.414 6,5929 13.143 16000 210.280.376 3,76%
FA-06 Fanals a la Ronda de Dalt 233.773 6,6300 155 28000 4.339.762 0,08%
FA-07 Fanals en urbanitzacions blanques 887.179 8,9687 796 10000 7.956.874 0,14%
FA-08 Fanals en urbanitzacions grogues 97.765.228 8,9687 87.683 10000 876.830.470 15,68%
FA-09 Fanals en camps d'esport 9.023.535 6,8335 6.166 16000 98.659.910 1,76%
FA-10 Fanals en zones urbanes blanques 4.762.007 13,1118 6.244 16000 99.901.646 1,79%
FA-11 Fanals en zones urbanes grogues 113.116.644 13,1118 148.316 16000 2.373.062.234 42,44%
FA-12 Fanals en cascs antics blancs 327.448 14,2078 465 16000 7.443.712 0,13%
FA-13 Fanals en cascs antics grocs 9.020.259 14,2078 12.816 16000 205.053.040 3,67%
354.332 fanals “estimats”.
CODI Tipus Quantitat Flux lluminós Lúmens totals % del total
FO-01 Aeroports 52 200000 10.400.000,00 1,24%
FO-02
Autopistes i
zones ZAL
88 25000 2.200.000,00 0,26%
FO-03 Camps d'esport 2.511 330000 828.630.000,00 98,50%
TOTAL 2.651 841.230.000,00
Si sumem projectors i fanals tenim la xifra total de
6.432.224.665,15 lúmens a l’àmbit d’estudi. El
12,9% correspon als projectors dels camps
d’esport.

61. Distribució del flux emés
Projectors temp
13%
Angle zenital>80º
31%
Angle Zenital<50º
56%
Projectors fixos
0,20%
44,5% del flux luminos amb fort potencial contaminant.

62. MESURA DE LA BRILLANTOR DE FONS DEL CEL NOCTURN

63. La brillantor del cel nocturn es mesura amb el
Sky Quality Meter.
I la unitat de mesura és en magnituds per segon
d’arc quadrat (mag arcsec-2
).

64. S’utilitza aquesta unitat perquè és logarítmica
(una diferència de 5 magnituds equival a rebre
100 vegades més fotons) i tracta valors molt
petits (entre 10-3
i 10-4
cd/m2
).

66. Interpretació

67. 19 20 21 22mag/arcsec
2
Els estels s'esvaeixen i es
redueixen a uns pocs
centenars.
El cel és lluent i sense color
natural arreu.
La Via Làctia es veu de
forma marginal i solament
entorn el zenit.
La Via Làctia es veu brillant
entorn el zenit, però poc visible
a prop de l'horitzó. Núvols amb
una brillantor grisenca, i es
veuen més il·luminats entorn els
resplendors de les ciutats
properes.
PN Collserola
Obs. Calar Alto, Almería 21,5
Observatori del Montsec 21,7
Obs. Isaac Newton, La Palma 21,9
ESCALA DE REFERÈNCIA

68. 0,0051692 cd/m2
0,00022564 cd/m2
La brillantor de fons del cel nocturn de Collserola, en una nit clara i sense
lluna, té 22,9 vegades més fotons que a l’Observatori del Montsec.

69. DISCUSSIÓ
ISO400 f/5 2s

70. Model 3D àmbit total
sobre topografia
1:5.000
778,6 km2
1
Topo vectorial
1:1.000 55%
àmbit d'estudi.
2
Determinació del
factor Urban Canyon
dels fanals
4 categories
5
Valoració de la
brillantor de
fons del cel
7
Determinació del
color (2 categories) i
flux lluminós (5
categories).
6
Fotografia
panoràmica-registre
fotogràfic de les
fonts de llum
9
Extrapolació de densitat
a la totalitat de l'àmbit
estudi
4
Cartografia de les
cobertes del sòl
(9 categories)
3
13 unitats finals amb combinacions úniques de:
densitat de fanals/ha
flux lluminós
factor urban canyon
color




8
Determinació del pes relatiu
contaminant de les
diferents tipologies de llum i
ús del sòl
11
Identificació dels principals punts contaminants i
aquells propers sobre els quals es proposen
actuacions concretes.
12
Recerca de relacions
alométriques dels fanals i
els seus condicionants
amb la brillantor de fons
10

71. Superficie nº punts de llum Mag/arcsec2
La Palma 708,32 14000 21
BCN entorn 778,77 354332 18
Amb un 9,9% més de superfície, l’àmbit d’estudi suporta 25,3 vegades més
fanals de llum que la illa de La Palma.

72. Aquests 6.432.224.665 lumnes totals es reparteixen entre 3.638.036 habitants dins
l’àrea d’estudi.
Podem aplicar un factor de reducció per pols i envelliment del 0,85.
Això dona un ratio de 1.502 lúmens per càpita a l’àmbit d’estudi.
Podem comparar aquest valor amb els:
• 3.150 de Flagstaff (US Naval Observatory).
• 1.850 a La Palma (2004).
Per tant resulta que hi ha una certa eficiència a causa de la major densitat
d’urbanització.

73. Els principals emissors de llum

74. 875
440
220 214
317
122
81
150
102 118
0 2000 4000 6000 8000 10000
Els projectors es concentren entorn el Parc: 1/3 del total a tan sols 1km de
distància, i el 50% a 2 km.
Els projectors es concentren a la vora del Parc

75. Una diferència
de 0,42
mag/arcsec2
que equival a
un 47% més
de fotons

76. Una legislació incongruent amb la física de la dispersió de la llum!

77. ISO400 20” f/4.5

80. El 76% del recorregut de la AP-2 i el 61% de la A-2 tenen
enllumenat innecessari

81. En una franja de 3Km hi ha 17.757 projectors i fanals situats en carreteres o zones
industrials. Si fem una anàlisi d’intervisibilitat, constatem que solament el 16% de la
superfície del parc resta amb 0 fanals d’intervisibilitat. El valor promig
d’intervisibilitat és de 598 fanals/projectors i el 35,9% del territori del parc té
contacte visual amb més de 598 fanals/projectors.

82. Oportunitats de recerca

83. www.sgm.cat