Actualmente, la mayoría de las megaciudades del mundo se encuentran en zonas costeras y muchas de ellas están situadas en grandes deltas, donde las condiciones económicas, geográficas e históricas específicas atraen a las personas, impulsando una migración hacia la costa. Esta tendencia se ha disparado durante las últimas décadas, aumentando el desarrollo y utilización de las zonas costeras, con los cambios socioeconómicos y ambientales que esto supone.
Un aspecto que hasta ahora ha pasado bastante desapercibido, es como la iluminación artificial en la noche producida por la urbanización de las costas puede afectar al medio marino. La iluminación de estos centros urbanos costeros, así como las plataformas petroleras y otras estructuras offshore, pueden suponer un importante condicionamiento medioambiental, ya que la contaminación lumínica que estas producen se pueden extender cientos de kilómetros afectando a los hábitats marinos circundantes.
Un nuevo estudio, liderado por investigadores de la Universidad de Plymouth, ha mapeado las áreas de océano más afectadas por la contaminación lumínica, hallando que hasta 1,9 millones de km2 de las aguas costeras del mundo están expuestas a niveles biológicamente significativos de la luz artificial en la noche.
Mediante la combinación de varias técnicas, como la modelización informática, tecnología satelital, las observaciones in situ en el río Tamar (Plymouth), en combinación con los datos del atlas mundial recientemente disponible del brillo artificial del cielo nocturno de Falchi, los investigadores han logrado desarrollar un atlas global de alta resolución de la contaminación lumínica bajo el mar.
Atlas global de contaminación lumínica bajo el mar
Durante la última década diversas investigaciones han utilizado las imágenes obtenidas por satélite de las luces nocturnas del mundo en combinación con modelos de dispersión de la luz atmosférica para conseguir con éxito nuevos conocimientos sobre la prevalencia y el crecimiento del brillo del cielo debido a la contaminación lumínica en la tierra. Gran parte de esta luz entra en los mares y océanos de todo el mundo, siendo hasta ahora difícil de cuantificar.
Los investigadores desarrollaron el atlas utilizando relaciones derivadas entre el brillo del cielo artificial y las irradiaciones de banda ancha de la superficie del mar recogidas en aguas adyacentes a la ciudad de Plymouth, en el Reino Unido. El objetivo: conseguir calcular la profundidad crítica (Zc) a la que la luz biológicamente detectable pueda penetrar en la columna de agua para el océano costero global.
Como la penetración de la luz a través de la columna de agua tiene una fuerte dependencia espectral, esencialmente siendo una función de absorción y dispersión de los diferentes componentes ópticamente activos (agua pura, clorofila-fitoplancton, materia orgánica disuelta coloreada-CDOM, partículas en suspensión), entonces el campo de luz del agua anterior debe dividirse espectralmente en diferentes bandas. Para esta investigación se han utilizado bandas espectrales relativamente anchas que coinciden con las bandas de onda de un sensor de irradiancia multiespectral de Skye Instruments (azul, 400-500 nm; verde, 495-560 nm; rojo, 620-740 nm) para ajustar empíricamente los valores del atlas global de banda ancha de Falchi a su firma espectral.
Para modelar la atenuación de la luz en las tres bandas de onda, se derivaron las propiedades ópticas inherentes (PIO: absorción debida al fitoplancton, a la materia orgánica disuelta coloreada [CDOM] y a las partículas, y retrodispersión debida a las partículas), utilizando datos de climatologías mensuales globales (1998-2017). Las irradiaciones de banda ancha resultantes se integraron para producir irradiaciones absolutas de iluminación artificial en la noche bajo el agua con la profundidad. Este enfoque permitió conocer por primera vez la extensión espacial de la contaminación lumínica marina en el agua y su variabilidad temporal a escala global.
Para entender la importancia biológica del campo de contaminación lumínica submarino modelado, se calculó la profundidad crítica (Zc) a la que la luz artificial en la noche biológicamente importante penetra en todo el estuario oceanico global, las regiones costeras y aquellas cercanas a las mismas.
Zc se calculó para cada píxel como la profundidad máxima donde la irradiancia submarina supera un umbral predefinido para la luz artificial en la noche biológicamente importante (Elim). Los investigadores definieron Elim utilizando el principio de precaución, siguiendo la convención establecida por Davies et al. (2020). Para mediciones integradas de irradiancia absoluta, Elim se aproxima a 0,1 μW m-2, la irradiancia mínima de luz blanca que provoca la migración vertical de diel en copépodos adultos Calanus globalmente extendidos (Båtnes et al., 2015).
Finalmente, los investigadores confirmaron la validez de su metodología utilizando datos de una campaña de campo en el Golfo de Aqaba, Mar Rojo (Tamir et al., 2017). Estos conjuntos de datos son extremadamente raros debido en parte a la dificultad técnica de medir irradiancias multiespectrales al nivel de μW m-2 nm-1 con una alta relación señal/ruido asociada.
Resultados
Este nuevo atlas mundial de contaminación lumínica bajo el mar muestra que a un metro de profundidad, casi 2 millones de kilómetros cuadrados (1,9 km2) de océanos costeros están expuestos a una luz artificial en la noche de importancia biológica. Esto representaría aproximadamente el 3,1% de las Zonas Económicas Exclusivas mundiales (ZEE). Las ZEE son zonas del mar en la que un Estado soberano tiene derechos especiales en relación con la exploración y el uso de los recursos marinos, incluida la producción de energía a partir del agua y el viento.
A 10 metros de profundidad, están expuestos 1,6 millones de kilómetros cuadrados (2,7% ZEE) y a 20 metros 840.000 km2 (1,4% ZEE).
“La creación de este atlas nos muestra lo extendido que está el problema de la contaminación lumínica en nuestros mares costeros y es de esperar que lleve a destacar a la luz artificial en la noche como un descriptor de perturbación de la misma manera que actualmente consideramos el ruido submarino como una preocupación. Todavía queda mucho que investigar para entender los efectos específicos sobre los organismos marinos, la naturaleza espectral exacta de esta contaminación lumínica y cómo cambia según las estaciones o las mareas. Pero reconocer su presencia global de esta manera es un gran paso adelante en la compresión de la contaminación lumínica y sus consecuencias para el océano”, explica el Dr. Tim Smyth, Jefe de Ciencias de Biogeoquímica y Observaciones Marinas del Laboratorio Marino de Plymouth (PLM).
El atlas destaca las muchas áreas del océano global que se ven fuertemente afectadas por la contaminación lumínica desde la infraestructura terrestre y offshore. La luz artificial en la noche penetra a profundidades significativas dentro de la columna de agua (>40 m) dependiendo de la claridad del agua, que a su vez es una función de la biogeoquímica regional y la estación.
“En las regiones más contaminadas por la luz (Golfo Pérsico, Mediterráneo Oriental, Mar del Norte), es probable que haya una interrupción significativa en los ecosistemas naturales de la región que afecte a todos los niveles tróficos desde el fitoplancton hacia arriba. Los mayores impactos directos son probablemente en especies altamente fotosensibles que utilizan la luz de la luna para guiar las migraciones y sincronizar eventos fenológicos, muchas de las cuales son críticas para el ecosistema”, señalan los investigadores.
En el estudio, también se apunta como la transición global hacia una iluminación LED blanca probablemente exacerbará la contaminación lumínica en el agua y su impacto en especies, poblaciones y ecosistemas marinos. “La iluminación LED alcanza su punto máximo más fuerte en el extremo azul del espectro, en comparación con el rojo anaranjado del vapor de sodio y penetra más profundamente en la columna de agua en virtud de las propiedades ópticas del agua pura Esta penetración más profunda se compensa un poco en aguas costeras y estuarinas más productivas, donde las contribuciones a la absorción por fitoplancton y CDOM se vuelven significativas en el azul. Sin embargo, incluso en estas aguas costeras ópticamente más complejas, la luz azul y verde que se origina penetra mucho más en la columna de agua que en rojo. Por lo tanto, en lugar del enfoque espartano de la iluminación urbana costera de apagar todo por la noche, las soluciones probables podrían emplear alguna forma de filtrado o ajuste espectral de la iluminación LED (es decir, bajo Kelvin) para compensar algunos de los peores impactos”, se señala en el estudio.
El estudio es parte de la investigación en curso sobre los efectos de la luz artificial en el medio marino, realizada como parte del proyecto impactos de la luz artificial en los ecosistemas costeros (ALICE) y reunió a investigadores de la Universidad de Plymouth, el Laboratorio Marino de Plymouth, la Universidad de Strathclyde, la Universidad Ártica de Noruega, la Universidad Bar-Ilan, el Instituto Interuniversitario de Ciencias Marinas de Eilat y el Beit Berl Academic College. Puede consultar el mismo en el siguiente enlace:
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