Pollution lumineuse : quand l’innovation dégrade l’environnement

La pollution lumineuse gagne du terrain et elle est de plus en plus nuisible car les surfaces éclairées et la luminance augmentent, c’est ce que rapporte l’étude publiée sur Science Advances fin novembre 2017. Une croissance due à la « révolution de l’éclairage » qui est en plein développement dans le monde.  Cette révolution est en fait une transition technologique visant à optimiser les flux et réduire les consommations d’énergie. En cause : la technologie LED ou diode électroluminescente (DEL en français) qui se démocratise et envahit le marché mondial de l’éclairage. Elle présente de nombreux avantages avec une meilleure efficacité lumineuse et des économies d’énergie, des durées de vie plus longues promises par les constructeurs et une gestion simplifiée. Tout pour une transition réussie ! Mais cette transition a malheureusement pour conséquences d’augmenter la pollution lumineuse et ses impacts sur la biodiversité, les écosystèmes nocturnes et notre bien-être faisant également disparaître les paysages nocturnes étoilés.

Méthodologie de l’étude

Cette étude publiée sur Science Advances a été réalisée (par Christpher Kyba et al.) sur trois analyses de luminosité à partir d’images satellite : une analyse « zonale », une analyse de l’évolution de la radiance totale et une analyse de l’évolution de radiance lumineuse stable. Ces observations sont des comparaisons de l’évolution des phénomènes entre 2012 et 2016 à partir de photographies issues de séries de prise de vue faites par un satellite de défense (Defense Meteorological Satellite Program [DMSP]).

A noter que les trois analyses comparent les changements relatifs plutôt qu’absolus pour faciliter les comparaisons.

L’éclairage gagne du terrain et de l’intensité

L’éclairage est resté stable, voire même en baisse pour quelques pays seulement. Pour les autres, l’étude montre une augmentation moyenne de 2,2% par an d’espaces éclairés en plus et une croissance de luminance qui suit cette même tendance.

C’est notamment les zones autour des villes qui sont concernées et deviennent plus brillantes. Plusieurs processus peuvent expliquer cet accroissement :

• L’étalement urbain qui gagne du terrain : des espaces, qui étaient autrefois seulement partiellement urbanisés, ont gagné en concentration et en densité urbaine.
• L’expansion de l’électrification : souvent induite par une croissance des richesses, les zones extérieures des villes s’enrichissent et développent des systèmes d’éclairages autrefois inexistants.
• L’observation dans l’atmosphère de la lumière dispersée : la méthode d’observation par satellite induit, pour les villes très lumineuses, une dispersion accrue de la lumière. Ce qui provoque pour ces villes un élargissement supplémentaire de lueur dans les zones adjacentes. La luminance alors observée peut-être directement en lien avec la transition de l’éclairage vers la technologie LED qui contient des lumières bleues ayant un pouvoir de diffusion plus élevé.

L’éclairage gagne du terrain aussi dans les pays qui se développent. Il est mentionné dans l’étude une certaine cohérence entre le développement du PIB et le développement de l’éclairage qui entraîne une croissance considérable de l’utilisation de lumière artificielle. Cette tendance n’est pas marquée de la même façon dans les pays riches où la relation n’est pas aussi linéaire.

Et la luminance s’accroit elle aussi, les scientifiques ont déterminé que l’intensité de lumière suivait la même augmentation de 2,2%. C’est encore une fois les zones aux alentours des villes qui sont assujetties à cette augmentation de radiance, même si le passage en LED dans les anciens centres-villes montre une meilleure maitrise des flux et une radiance plutôt à la baisse.

Carte mondiale de l’évolution de l’éclairage entre 2012 et 2016. A : analyse zonale de l’expansion de la lumière. B : analyse de la radiance (luminescence énergétique)

En Australie, un large phénomène de diminution d’expansion spatiale de la lumière a été constaté. Il s’explique par la présence d’incendies qui ont touché le pays, biaisant la comparaison. Ces mesures ont toutefois pu être éliminées pour l’analyse de la « radiance ».

L’effet de rebond de l’éclairage

L’effet de rebond est une augmentation de consommation liée à la réduction des limites d’utilisation d’une technologie, ces limites pouvant être monétaires, physiques, sociales…

L’éclairage est touché par ce phénomène avec l’introduction de la technologie LED, qui par ses avantages techniques permet de moins consommer d’électricité, d’avoir une meilleure efficacité lumineuse, une durée de vie potentiellement plus longue et nécessitant moins de maintenance par rapport aux anciennes technologies, d’être amovible et manipulable à souhait. Les coûts à l’achat jusque-là élevés étaient un frein au développement de la technologie, mais aujourd’hui les prix ont baissé permettant à la LED de se démocratiser.

En faisant une comparaison à l’échelle du point lumineux, il est évident qu’un lampadaire LED est beaucoup plus rentable. Dès lors, l’utilisation de lampadaire augmente car pour un budget similaire on peut rajouter de nombreux points lumineux. Cette étude mentionne bien ce phénomène résultant de cet effet de rebond.

Schéma « effet de rebond » de l’éclairage. Rémy O.

Conséquences sur la pollution lumineuse

En augmentant la surface terrestre éclairée et l’intensité lumineuse, les espaces sans lumière (qui sont des zones de refuge pour la biodiversité nocturne) sont de plus en plus restreints. La pollution lumineuse est à l’origine de nombreuses nuisances pour la biodiversité, 30% des vertébrés et 60% des invertébrés sont des espèces nocturnes qui vont soit fuir soit être attirés naturellement et piégés par la lumière. Elle affecte également de nombreuses plantes et micro-organismes.  Et par conséquent de nombreux services écosystémiques utiles pour l’humain subissent de nouvelles pressions, comme par exemple la pollinisation assurant un service d’approvisionnement indispensable pour l’humanité. Les surfaces restantes de la Terre où l’influence de l’alternance jour/nuit est encore totalement efficace se raréfient drastiquement.

De plus, la lumière des LED blanches qui s’implantent aujourd’hui diffusent un faisceau lumineux qui contient une quantité non négligeable de lumière bleue. Comme le montre le rapport de synthèse bibliographique de Musters et al. (par R. Sordello décembre 2017 – UMS 2006 patrimoine naturel AFB-CNRS-MNHN), les plus courtes longueurs d’ondes (couleur bleue) comme les plus longues (couleur rouge) provoquent le plus d’impacts différents et touchent le plus de grands nombres de groupes biologiques.

La surexposition de la lumière artificielle peut aussi affecter le sommeil et notre bien-être. De nombreux spécialistes de la santé tire la sonnette d’alarme concernant lumière bleue de plus en plus soupçonnée d’affecter directement la santé humaine.

La diffusion de lumière dans l’atmosphère crée ce qu’on appelle des halos lumineux au-dessus de nos villes. Cette ambiance lumineuse générale, qui englobe les unités urbaines, limite fortement l’observation des paysages étoilés. C’est à cause de cette diffusion de lumière que la voie lactée ne peut plus être pleinement appréciée à proximité des grandes agglomérations.

L’environnement nocturne est un sujet indispensable aujourd’hui, qui nécessite une prise en compte stratégique dans les questions de l’éclairage afin, d’une part, d’éviter ces effets de rebond et, d’autre part, de limiter les nuisances pour les écosystèmes.

Réfléchir à des solutions contre les nuisances

Pour limiter l’expansion de la pollution lumineuse, il faut s’attarder sur les usages de l’éclairage et porter une véritable réflexion sur les nuisances en analysant les écosystèmes nocturnes et aussi sur les besoins véritables. Le seul intérêt de cette révolution de l’éclairage ne doit pas tenir compte uniquement des économies mais intégrer de nombreux axes du développement durable pour lutter contre ce phénomène.

Les entreprises, les collectivités ou toutes les organisations possédant de l’éclairage artificiel extérieur doivent porter cette réflexion pour faire de véritables économies, protéger l’environnement nocturne, éviter cet effet de rebond et avoir des points lumineux de qualité, efficaces et qui réduisent les nuisances lumineuses pour l’environnement, notre bien-être et faire des économies d’énergie.

Rémy OSELLO, expert pollution lumineuse chez B&L évolution, explique que «lorsque nous accompagnons les collectivités et les entreprises, nous sommes vigilants dans l’intégration de l’éclairage en adéquation avec le paysage et les caractéristiques environnementales locales mais aussi en définissant une stratégie de performance économique durable et responsable ».