20191026 galizia street_spectra_tutorial

Street Spectra Tutorial
Manual del proyecto Street Spectra
y prácticas en la calle
Jaime Zamorano
Universidad Complutense de Madrid
II Encontro da Noite - Casa das Ciencias / Planetario A Coruña – 26 de octubre de 2019

3
ACTION
Street Spectra project
Grant Agreement No.: 824603
Call: H2020-SwafS-2018-1
Type of action: RIA
Starting date: 1/02/2019
• Podemos emplear los teléfonos móviles
para caracterizar las luminarias de la calle.
• Queremos convertir los teléfonos en instrumentos científicos
para analizar los espectros de las lámparas de las calles.
• Nuestro sistema es muy sencillo: una red de difracción
sobre la lente de la cámara permite registrar los espectros.
• StreetSpectra es un estudio piloto de ciencia ciudadana
del proyecto ACTION H2020-SwafS-2018-1-824603.
• Más información en la página web https://actionproject.eu/

4
• Estamos sufriendo un cambio de
lámparas de sodio (VSAP),
Halogenuros metálicos (MH) y
Vapor de Mercurio (MV) a LEDs blancos.
• La fuerte componente azul de los LEDs blancos
es potencialmente peligrosa para la fauna
y para nuestra salud.
• Los científicos están Interesados en conocer
el tipo de lámparas, su brillo y localización
para refinar sus modelos de los efectos de la
contaminación lumínica en el brillo de cielo nocturno.
Manual para identificar
lámparas de la calle por sus espectros
Berlin at night taken by ISS astronauts.

5Alejandro Sánchez de Miguel https://citiesatnight.org/

6Alejandro Sánchez de Miguel https://citiesatnight.org/

7
Brillo de cielo nocturno
IDA La luz que enviamos hacia arriba se dispersa en la atmósfera

8
Modelado de la contaminación lumínica
Aubé, M. (2015) “Physical Behaviour of Anthropogenic Light Propagation into the Nocturnal Environment”, Philosophical Transactions of the Royal Society - B
Los modelos
• intentan explicar los cambios que
observamos cuando se realizan
modificaciones en los planes de
alumbrado de las grandes ciudades
• deberían predecir cómo cambiaría el
impacto de la CL en un cierto lugar si
modificamos la intensidad o el
espectro de los focos contaminantes
en cualquier sitio del entorno.

9
S. Bará & R. Lima (2018) “Photons without borders: quantifying light pollution transfer between territories” Int. Journal Sustainable Lighting
Nuestra contaminación
lumínica afecta a los vecinos
próximos y lejanos
Contribución relativa de A Veiga
a la contaminación lumínica
en municipalidades de su entorno.

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S. Bará & R. Lima (2018) “Photons without borders: quantifying light pollution transfer between territories” Int. Journal Sustainable Lighting
Los contribuyentes al
abrillantamiento
de tu cielo nocturno
proceden de sitios alejados.
Contribuyentes principales
a la contaminación lumínica
de A Veiga

11
¿ Nubes de colores ?
© Jaime Izquierdo Foto nocturna en Fuerteventura.

12
Asociaciones en defensa del cielo oscuro
© Jaime Izquierdo Foto nocturna en Fuerteventura.

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CIENCIA: Artificial Light at Night (ALAN)
The ALAN conference series http://www.artificiallightatnight.org/
The broad scope of the conference includes
• how light is produced (technologies, industry, and lighting design)
• where it is present (remote sensing)
• what effects it has on humans and the environment (ecology)
• how it is perceived by the public
• how the benefits and detriments of lighting may be balanced by regulation.
Research – Working Groups (LoNNe)
WG 1: Creating a platform and appropriate sub-networks concerning the significance of AL
WG 2: Assembling existing data concerning AL and LP
WG 3: Quantifying the economic value of nights with near-natural light conditions
WG 4: Dissemination of research results to raise awareness of the consequences of LP

14
Red Española de Estudios sobre Contaminación Lumínica
Reúne a los diferentes grupos de investigación
sobre contaminación lumínica que trabajan en
España para facilitar la comunicación con vistas
a potenciar la colaboración entre ellos
AYA2011-15808-E
AYA2015-71542-REDT.
https://guaix.fis.ucm.es/reecl/

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Ciencia Ciudadana – Astronomía – Contaminación Lumínica
• Photographs to estimate night sky brightness.
• 35mm cameras, 50 mm lenses, f/4 diafragm.
• Commercially available slide film ISO 400.
• Camera on tripod pointing Vega and Aldebaran.
• Exposures of 80, 150 and 300s.
• Measurements at NAOJ with densitometer.
Night Sky Brightness over Japan
Kosai, Isobe & Nakayama NAOJ Sky&Telescope novb 1992
Star Watching Observations to Measure Night Sky Brightness Isobe & Kosai, ASP Conference Series, Vol. 139, 1998

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ACTION (Participatory science toolkit against pollution)
EC Horizon 2020-Swafs Science with and for Society
•Set up a citizen science accelerator to support hands-on citizen science activities to
combat and prevent major forms of pollution in the EU;
•Co-design and co-develop methodologies, tools and guidelines
to open the entire scientific process to new demographic groups and communities;
•Create a digital infrastructure to help citizen scientists
easily set up and manage projects
•Partner with researchers, policy makers, community groups, open data and open
science activists, social enterprises and third-sector organisations to establish a multi-
stakeholder ecosystem for responsible citizen science and innovation

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La variedad de lámparas de la calle
se aprecia por sus colores y por sus espectros
STREET SPECTRA UCM citizen science Project Pilot for ACTION

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La variedad de lámparas de la calle
se aprecia por sus colores y por sus espectros
Espectros y sus colores de lámparas analizadas
en la zona urbana de Madrid.
• Se pueden recopilar los espectros de las
lámparas usando instrumentación profesional
• Se aprecian los colores y espectros diferentes.
• Esta instrumentación es cara.
"LICA-UCM lamps spectral database" (2015) C. Tapia, A. Sánchez de Miguel & J. Zamorano UCM-eprint 40930
"LICA AstroCalc, a software to analyze the impact of
artificial light: Extracting parameters from the spectra
of street and indoor lamps”
C. Tapia & J. Zamorano (2018) Journal of Quantitative
Spectroscopy and Radiative Transfer vol 214, 33-38
https://doi.org/10.1016/j.jqsrt.2018.04.022

19
El espectro del cielo de Madrid refleja la naturaleza
de las lámparas usadas en la iluminación de la calle
The spectral amplification effect of clouds to the night sky radiance in Madrid
Martin Aubé et al. https://doi.org/10.1016/j.jqsrt.2016.01.032

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Espectrógrafo sencillo usando una red de difracción
https://docs.google.com/document/d/19rKbBmfT8LbzsdZnAdyNrUQ5nh0kQTRY2Jjl7CMUcdw
MANUAL:

21
Ejemplos de fotos obtenidas con este sistema

22
Descripción de los espectros

23
Espectros obtenidos con diferentes redes de difracción
Red de 500 ln/mm) Red de 1000 ln/mm)

24
Espectro de lámparas
Repositorio LICA-UCM de espectros de lámparas en https://guaix.fis.ucm.es/lamps_spectra

25
Ejemplos de imágenes de espectros

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Ejemplos de imágenes de espectros
Mejor incluir orden m=1 y orden m=2 Hay que evitar los espectros saturados

27
Espectros bien expuestos y espectros saturados

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Identificación de espectros. Rasgos espectrales.

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Sodio de alta presión (HPS o VSAP)

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Ejemplos de Sodio de alta presión (HPS o VSAP)

31
Vapor de Mercurio (MV)

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Halogenuros metálicos (MH)

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Ejemplos de Vapor de Mercurio (MV) y Halogenuros metálicos (MH)

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Diodos emisores de luz (LED)

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Diodos emisores de luz (LED) de diferentes temperaturas de color

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Diodos emisores de luz (LED) de diferentes temperaturas de color

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Ejemplos de Diodos emisores de luz (LED)

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Clasificación de las lámparas por su espectro

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Para contribuir con vuestras medidas
Usamos Epicollect5 que se puede descargar bien para Android o para iOs

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Usando Epicollect5 StreetSpectra

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43
BONUS: Construye un espectrógrafo visual.
Puedes usar la cámara del teléfono para conseguir un espectro con mejor resolución espectral

Acknowledgement
Duration: 01/02/2019 – 31/12/2022
This project has received funding from the European Union’s Horizon 2020
research and innovation programme under grant agreement 824603

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