Städte bei Nacht erstrahlen in einem kaleidoskopischen Lichtermeer, das von Satelliten aus dem Weltraum betrachtet eine beeindruckende Bildhaftigkeit erzeugt. Doch hinter diesem glitzernden Szenario verbirgt sich eine komplexe und bislang wenig verstandene Zusammensetzung der Lichtquellen. Während öffentliche Straßenbeleuchtung oft im Mittelpunkt von Diskussionen um Energieeffizienz und Umweltschutz steht, ist die Zahl und Vielfalt anderer künstlicher Lichtquellen in urbanen Räumen erheblich größer und vielfältiger. Bürgerwissenschaftliche Ansätze ermöglichen mittlerweile einen genaueren Blick hinter diese Kulissen und liefern wichtige Daten, die dabei helfen, urbane Lichtemissionen besser zu verstehen und zu steuern. Ein wegweisendes Projekt in Deutschland trägt hierzu entscheidend bei und eröffnet vielfältige Perspektiven für Forschung und Politik. Die Bedeutung künstlicher Beleuchtung für das städtische Leben ist unbestritten.
Sie schafft Sicherheit, ermöglicht Arbeit und Freizeitgestaltung nach Einbruch der Dämmerung und prägt das ästhetische Erscheinungsbild unserer Siedlungen. Dennoch ist künstliches Licht gleichzeitig eine der größten Umweltbelastungen unserer Zeit. Lichtverschmutzung wird zunehmend als ernsthaftes ökologisches Problem wahrgenommen. Sie beeinflusst Pflanzen und Tiere, stört natürliche Tag-Nacht-Rhythmen und wirkt sich auch negativ auf die menschliche Gesundheit aus. Die Intensität und Eigenschaften dieser städtischen Lichtquellen zu erfassen und zu bewerten ist überdies entscheidend, um die Klimabilanz von Städten zu verbessern und Energieverschwendung zu minimieren. Traditionell lag der Fokus politischer Maßnahmen und Forschung auf der öffentlichen Straßenbeleuchtung, da sie gut dokumentiert und behördlich kontrolliert ist. Behörden verfügen meist über präzise Inventare der installierten Straßenlaternen und deren technische Parameter.
Dies macht es vergleichsweise einfach, Optimierungen im Bereich Energieverbrauch oder Lichtemission vorzunehmen. Satellitengestützte Messungen zeigen die städtischen Lichter in großem Maßstab, ihre niedrige räumliche Auflösung erschwert jedoch die Entschlüsselung der tatsächlichen Lichtquellen. Sie liefern Radiance-Werte, die Lichtintensitäten in einem Gebiet zusammenfassen, geben jedoch keinerlei Hinweise darauf, aus welchen Lichttypen sich diese Summe zusammensetzt. Genau an dieser Wissenslücke setzte das in Deutschland entwickelte Projekt Nachtlichter an. Mithilfe einer eigens entwickelten App zählten und klassifizierten ehrenamtliche Bürgerwissenschaftlerinnen und -wissenschaftler im Herbst 2021 insgesamt über 234. 000 Lichtquellen auf einer Fläche von 22 Quadratkilometern in 33 Gemeinden, zumeist in Deutschland. Diese aktive Beteiligung von Laien ermöglichte eine enorme Menge an Daten, die weit detaillierter sind als bisherige Beleuchtungsinventare.
Die Lichtquellen wurden in 18 verschiedene Kategorien eingeteilt, darunter private und kommerzielle Fensterbeleuchtung, Straßenlaternen, Werbeschilder unterschiedlicher Art, Beleuchtung von Hausnummern und sogar Gartendekorationen. Zusätzlich flossen Merkmale wie Lichtfarbe, Helligkeit und Abschirmung in die Erfassung ein. Die Ergebnisse zeigen deutlich, dass Straßenlaternen keineswegs die dominante Quelle von Licht in den Innenstädten sind. Vielmehr übertreffen Werbeleuchten und ästhetische Beleuchtungselemente die traditionelle Straßenbeleuchtung nicht nur quantitativ, sondern tragen auch in hohem Maße zur gesamthaften Lichtemission bei. Früh am Abend übersteigt die Zahl illuminierter Werbeschilder und kommerzieller Fenster oft die Anzahl der Straßenlampen, im späteren Verlauf der Nacht nimmt zwar ihr Anteil ab, doch selbst um Mitternacht dominieren sie noch deutlich. Private Fensterbeleuchtung bleibt konstant die häufigste Lichtquelle in allen untersuchten Landnutzungsarten.
Außerdem wurde anhand der erhobenen Daten ein Zusammenhang zwischen den am Boden vorhandenen Lichtquellen und der vom Satelliten gemessenen Radiance hergestellt. Dabei zeigt sich, dass pro NanoWatt pro Quadratzentimeter pro Steradiant etwa 220 Lichtquellen auf einem Quadratkilometer zu erwarten sind, wenn die Messungen nachts um Mitternacht stattgefunden hätten. Diese Umrechnung bietet für Forscher und Städteplaner eine praktische Möglichkeit, aus Satellitendaten konkrete Zahlen zur Anzahl von Lichtquellen auf dem Boden abzuleiten, was bisher kaum möglich war. Die Studie identifizierte zudem, dass rund 78 Millionen einzelne Lichtquellen in Deutschland um Mitternacht noch beleuchtet sind, was deutlich die Chancen für eine gezielte Reduktion von Lichtverschmutzung aufzeigt. Zum Vergleich gibt es in Deutschland etwa 9 bis 9,5 Millionen öffentliche Straßenlaternen — das heißt, ein Großteil des Lichtaufkommens stammt von privaten oder kommerziellen Lichtquellen.
Ein weiterer wichtiger Aspekt ist die Abschirmung der Lichtquellen. Etwa die Hälfte der Straßenlaternen sind ganz oder teilweise so abgeschirmt, dass sie wenig direkt nach oben abstrahlen. Doch viele andere Lichtquellen, wie Flutlichter oder an Gebäuden befestigte Lampen, sind häufig ungeschützt und tragen so direkt zur Lichtverschmutzung bei. Die Verbesserung der Abschirmung bietet daher eine wirksame Strategie zur Minderung von ungewolltem Streulicht in den Himmel. Die Farbspektren und Helligkeit der Lichtquellen variieren stark. Während Straßenlaternen häufig ein orangenes Licht ausstrahlen, dominieren bei anderen Lichtquellen weiße oder bunte Töne. Bewegungssensoren, die bei Dunkelheit nur bei Präsenz Licht einschalten, werden bislang vor allem in suburbanen und ländlichen Bereichen eingesetzt, sind in dichtbesiedelten Stadtzentren jedoch seltener. Neben ihren unmittelbaren Umwelteinflüssen hat die Analyse der Lichtemissionen auch wichtige soziale und wirtschaftliche Implikationen.
So sorgten im Zuge geopolitischer Ereignisse jüngste Maßnahmen wie die vorübergehende Einschränkung von Außenbeleuchtung in Deutschland für Bewusstseinsbildung und erhebliche Einsparungen im Energieverbrauch. Die Nachtlichter-Daten bieten eine solide Grundlage, um den Erfolg solcher Einsparmaßnahmen zu evaluieren und gezielte Empfehlungen auszusprechen. Darüber hinaus erschweren fehlende detaillierte Inventare die Entwicklung und Kalibrierung von Modellen zur Lichtausbreitung am Himmel („Skyglow“). Ohne eine realistische Grundlage über Lichtquellen-Typen, Leuchtrichtungen und Intensitäten bleiben solche Modelle ungenau. Die Nachtlichter-Studie trägt dazu bei, diese Wissenslücken zu schließen und bessere Vorhersagen über Umwelteinflüsse der Lichtverschmutzung zu ermöglichen. Ein weiterer interessanter Befund betrifft die Dynamik der Lichtnutzung über die Nacht hinweg.
Während Satelliten meist erst in den späten Nachtstunden über eine Region fliegen, fanden visuelle Nachtbeobachtungen durch Bürgerinnen und Bürger einen viel schnelleren Anstieg des Lichtaufkommens im Laufe der Jahre. Diese Diskrepanz lässt sich teilweise durch unterschiedliche Zeitpunkte der Messungen und Veränderungen bei der Art der Lichtquellen erklären. Die Bürgerwissenschaft liefert hier wichtige zeitliche Auflösungen und ergänzt satellitengestützte Untersuchungen. In der praktischen Anwendung betont die Studie die Notwendigkeit, Lichtpolitik über die reine Straßenbeleuchtung hinaus zu erweitern. Regulierung von Werbeschildern, die verpflichtende Abschaltung nicht benötigter Beleuchtung in Gewerbe- und Privatgebäuden oder Hinweise zur Reduzierung privater Fensterbeleuchtung durch Vorhänge können effektive Hebel sein. Frankreich ist hierbei ein Vorreiter mit Vorschriften zur nächtlichen Abschaltung von Werbeleuchten, die auf Bodenwahrnehmungen abgestimmt sind.
Solche Maßnahmen könnten ohne Beeinträchtigung ökonomischer Interessen umgesetzt werden, bieten aber eine erhebliche Entlastung für Umwelt und Nachthimmel. Die Bürgerbeteiligung schafft dabei nicht nur empirische Grundlage, sondern auch ein gesteigertes Bewusstsein und Engagement seitens der Bevölkerung. Durch eigenhändige Beobachtungen erkennen Teilnehmende Lichtverschwendung, problematische Blendungen und Optimierungspotenziale in ihrer Umgebung. Die Rückkopplung an Städte und Unternehmen kann so zu nachhaltigen Veränderungen in der Urbanistik beitragen. Trotz der vielen wertvollen Erkenntnisse weist das Projekt auch gewisse Limitationen auf. Die Ergebnisse basieren vor allem auf deutschen Städten und sollten auf internationaler Ebene überprüft werden, da Beleuchtungsgewohnheiten variieren. Gebiete mit Hochhäusern, private Industrieanlagen und veränderte urbanistische Strukturen erfordern eigene Anpassungen der Methodik.
Auch Verkehrsscheinwerfer, eine bedeutende Quelle kurzfristiger Beleuchtung, konnten nur unzureichend erfasst werden. In Zukunft könnten weiterentwickelte Satelliten mit höherer räumlicher Auflösung die Erfassung und Zuordnung von Lichtquellen verbessern und zielgerichtete Befragungen kleinerer, spezifischer Bodensegmente ermöglichen. Wiederholte Erhebungen auf identischen Transekten wären zudem hilfreich, um Trends und Wirkungen politischer Maßnahmen langfristig beobachten zu können. Die Kombination aus Fernerkundung und Bürgerwissenschaft verspricht dabei ein immer umfassenderes Verständnis der urbanen Lichtlandschaft. Zusammenfassend zeigt die citizen-science-basierte Analyse der Nachtlichter-App, dass die Lichtemissionen von Städten nicht nur durch Straßenlaternen geprägt sind. Die Vielfalt und Menge anderer Lichtquellen, vor allem private und kommerzielle Beleuchtung, dominieren die nächtliche Lichtlandschaft.
Dies hat weitreichende Folgen für Umweltschutz, Stadtplanung und politische Regulierung. Offenheit gegenüber neuen, ganzheitlichen Steuerungsansätzen und eine breite Einbindung der Bürger in Datenerhebung und Entscheidungsprozesse sind entscheidend, um den Herausforderungen der Lichtverschmutzung effektiv zu begegnen. Die Erkenntnisse aus Deutschland dienen als Vorbild und Fundament für zukünftige internationale Initiativen, die nachhaltige und lebenswerte Städte am Nachthimmel umsetzen wollen.
