13:45 〜 15:15
[O02-P15] 光害の数値化について
キーワード：夜空の明るさ、経時変化率、光害、数値化
１．はじめに
市街地では、夜になっても星を綺麗に見ることができない。この光害に関心を持ち、研究を始めた。現在は市販のスカイクォリティーメーターで、夜空の明るさを数値化している。この観測値を気象条件や環境指標のデータと比較し、夜空の明るさに大きく影響していると分かった。2012年には、「北九州１／５万等光度曲線地図」(図１)を製作し、夜空の明るさを可視化した。
光害とは、人工の光の環境への悪影響である(図２)。特に、街などの地表の光がエアロゾルによって散乱・反射され、夜空が明るくなる現象を研究をしている。
今回、明るい暗いという曖昧な表現しかない光害を数値化するための"光害公式"を考えた。
２．夜空の明るさと経時変化率
「等光度曲線地図」製作の際には、１日に150ヵ所以上観測することもあり、各地点で観測した時間が異なる。そこで経時変化率を用いて、観測値を21時基準に補正した。
図３は、北九州市内７ヵ所で観測した結果である。時間毎に夜空が暗くなっている。この経時変化率は、最小二乗法を用いて算出した。
図４、５は19時から４時までの自動車の交通量および、マンションの点灯率である。どちらも時間の経過で減少している。このように、経時変化率は人間の活動に大きく影響される。
３．光害の数値化
３－１．光害公式の作成
2008年に発足させた「夜空の明るさ全国ネットワーク」のデータを見ると、観測地毎に経時変化率に特徴があった。つまり、経時変化率で光害を数値化できるかもしれない。
岩手県のひろのまきば天文台は光害が小さいため経時変化率は0.002と非常に小さい(図６)。逆に、三重県の津高校のように、市街地に位置し光害が大きい場所では、経時変化率が0.05と大きくなっていた(図７)。
このように光害の大小は、経時変化率で表せることが分かった。そこで、経時変化率を中心に、次の光害公式を考えた。
光害指数（Light Pollution Index of Sky）は、人口密度[P]、経時変化率[r]、夜空の明るさ[b]の３つを要素として、光害を数値化しており、光害指数が大きいと、光害の影響が大きいことを示す。単位は[人/(k㎡・h)]となり、人間の活動量の変化によって起こる光害を数値化した指数だといえる。人口密度が増えると、消費電力量が増えるため光害指数は大きくなる。夜空の明るさは明るくなると値が小さくなり、光害指数に反比例する。なお、人口密度を要素としたのは、新宿区のように夜まで人間の活動が盛んな場所では、経時変化が小さくなるためである。
３－２．人口密度(P)と住宅率(h)
人口密度は、観測地点を中心とした半径２km圏内で算出した。2012年の研究より特定の強い光源は最大２km先まで影響するためである。
さらに、圏内に居住区でない部分が含まれる場合、それらを除いた部分の割合(住宅率：h)を用いて人口補正をした。住宅率は雲量の指標を参考に、有効面積内の非居住部分を目視で確認する。
図８は補正後の人口密度と光害指数を比較したものである。人口密度の増加に比例してLPI-Sが大きくなっている。このように補正をしたことで、地域性をより明確に表現したものとなった。
３－３．LPI-Sの実用性について
この式が現状の光害を適切に数値化できるのかを考察するため、北九州市内各地での観測を行った。さらに、全国ネットワークの参加校へアンケートを行い、その地域特有の光害の様子について調査を行った。
北九州市熊本は、観測地付近に北九州市民球場がある。そのナイター照明の影響で経時変化率が大きくなり、新宿よりも大きいLPI-S＝156.4だった。人口密度だけで表せない光害を、経時変化率で表現できた。一方で、天文台はどちらも値がほぼ0であり、明確に光害を表現できた。
４．おわりに
曖昧な指標である光害を、経時変化率を中心に公式化、数値化した。また、全国ネットワークへのアンケートから、LPI-Sで適切に光害の大きさを表現できるかを確認した。
以前に光害をモデル化した研究はあるが、美しい星空を見るための、「暗い夜空」を数値化したものである。私たちの「明るくなった夜空」を表現した光害指数(LPI-S)は、これまでになかった。
黄砂や雪など、様々な要因で夜空の明るさの地域性が生まれる。しかし、光害指数に地域性がどう表れるのかを詳細に調査するには、より多くのデータが必要だ。今後も観測を続け、全国のデータを集めていきたい。
５．謝辞
全国ネットワーク参加団体のデータ提供に感謝します。星空公団の小野間さんには、多大なご協力を頂きました。ありがとうございました。
６．参考文献(一部)
・東筑紫学園高等学校･照曜館中学校理科部(2013)；
第22回｢星空の街・あおぞらの街｣全国大会環境大臣賞受賞記念 77pp.
・環境省(2000), 地域照明環境計画策定マニュアル 2p.
・J.Bortle(2001)；The Bortle Dark-Sky Scale,
Issue of Sky & Telescope,126p.～129p.
市街地では、夜になっても星を綺麗に見ることができない。この光害に関心を持ち、研究を始めた。現在は市販のスカイクォリティーメーターで、夜空の明るさを数値化している。この観測値を気象条件や環境指標のデータと比較し、夜空の明るさに大きく影響していると分かった。2012年には、「北九州１／５万等光度曲線地図」(図１)を製作し、夜空の明るさを可視化した。
光害とは、人工の光の環境への悪影響である(図２)。特に、街などの地表の光がエアロゾルによって散乱・反射され、夜空が明るくなる現象を研究をしている。
今回、明るい暗いという曖昧な表現しかない光害を数値化するための"光害公式"を考えた。
２．夜空の明るさと経時変化率
「等光度曲線地図」製作の際には、１日に150ヵ所以上観測することもあり、各地点で観測した時間が異なる。そこで経時変化率を用いて、観測値を21時基準に補正した。
図３は、北九州市内７ヵ所で観測した結果である。時間毎に夜空が暗くなっている。この経時変化率は、最小二乗法を用いて算出した。
図４、５は19時から４時までの自動車の交通量および、マンションの点灯率である。どちらも時間の経過で減少している。このように、経時変化率は人間の活動に大きく影響される。
３．光害の数値化
３－１．光害公式の作成
2008年に発足させた「夜空の明るさ全国ネットワーク」のデータを見ると、観測地毎に経時変化率に特徴があった。つまり、経時変化率で光害を数値化できるかもしれない。
岩手県のひろのまきば天文台は光害が小さいため経時変化率は0.002と非常に小さい(図６)。逆に、三重県の津高校のように、市街地に位置し光害が大きい場所では、経時変化率が0.05と大きくなっていた(図７)。
このように光害の大小は、経時変化率で表せることが分かった。そこで、経時変化率を中心に、次の光害公式を考えた。
光害指数（Light Pollution Index of Sky）は、人口密度[P]、経時変化率[r]、夜空の明るさ[b]の３つを要素として、光害を数値化しており、光害指数が大きいと、光害の影響が大きいことを示す。単位は[人/(k㎡・h)]となり、人間の活動量の変化によって起こる光害を数値化した指数だといえる。人口密度が増えると、消費電力量が増えるため光害指数は大きくなる。夜空の明るさは明るくなると値が小さくなり、光害指数に反比例する。なお、人口密度を要素としたのは、新宿区のように夜まで人間の活動が盛んな場所では、経時変化が小さくなるためである。
３－２．人口密度(P)と住宅率(h)
人口密度は、観測地点を中心とした半径２km圏内で算出した。2012年の研究より特定の強い光源は最大２km先まで影響するためである。
さらに、圏内に居住区でない部分が含まれる場合、それらを除いた部分の割合(住宅率：h)を用いて人口補正をした。住宅率は雲量の指標を参考に、有効面積内の非居住部分を目視で確認する。
図８は補正後の人口密度と光害指数を比較したものである。人口密度の増加に比例してLPI-Sが大きくなっている。このように補正をしたことで、地域性をより明確に表現したものとなった。
３－３．LPI-Sの実用性について
この式が現状の光害を適切に数値化できるのかを考察するため、北九州市内各地での観測を行った。さらに、全国ネットワークの参加校へアンケートを行い、その地域特有の光害の様子について調査を行った。
北九州市熊本は、観測地付近に北九州市民球場がある。そのナイター照明の影響で経時変化率が大きくなり、新宿よりも大きいLPI-S＝156.4だった。人口密度だけで表せない光害を、経時変化率で表現できた。一方で、天文台はどちらも値がほぼ0であり、明確に光害を表現できた。
４．おわりに
曖昧な指標である光害を、経時変化率を中心に公式化、数値化した。また、全国ネットワークへのアンケートから、LPI-Sで適切に光害の大きさを表現できるかを確認した。
以前に光害をモデル化した研究はあるが、美しい星空を見るための、「暗い夜空」を数値化したものである。私たちの「明るくなった夜空」を表現した光害指数(LPI-S)は、これまでになかった。
黄砂や雪など、様々な要因で夜空の明るさの地域性が生まれる。しかし、光害指数に地域性がどう表れるのかを詳細に調査するには、より多くのデータが必要だ。今後も観測を続け、全国のデータを集めていきたい。
５．謝辞
全国ネットワーク参加団体のデータ提供に感謝します。星空公団の小野間さんには、多大なご協力を頂きました。ありがとうございました。
６．参考文献(一部)
・東筑紫学園高等学校･照曜館中学校理科部(2013)；
第22回｢星空の街・あおぞらの街｣全国大会環境大臣賞受賞記念 77pp.
・環境省(2000), 地域照明環境計画策定マニュアル 2p.
・J.Bortle(2001)；The Bortle Dark-Sky Scale,
Issue of Sky & Telescope,126p.～129p.