Night sky brightness simulation over Montsec protected area

Resumen

Hemos simulado el brillo de cielo sobre el Observatori Astronòmic del Montsec (OAdM) usando el modelo de contaminación lumínica Illumina (Aubé 2005 y 2018). En un estudio previo (Linares 2018) donde se medía el efecto de la ciudad de Lleida sobre el OAdM se validó este modelo. El presente estudio expande los resultados previos ya que incluye el efecto de múltiples ciudades y pueblos.

La decisión de que ciudades y pueblos deben ser incluidos en la simulación es de gran importancia. De ello depende la precisión de los resultados y el tiempo de cálculo necesario para obtener las simulaciones, que es proporcional al número de fuentes incluidas. El tiempo de cálculo es un factor determinante en la viabilidad del estudio ya que las simulaciones necesitan centenares de horas de cálculo. Para seleccionar las fuentes a incluir hemos seguido el método propuesto por Bará (2018). Consiste en usar una función de dispersión de punto (PSF por sus siglas en inglés), que describe como se propaga la luz proveniente de una fuente puntual por la atmosfera. Las PSF disponibles en la literatura son empíricas, eso conlleva que son válidas para las condiciones atmosféricas del lugar y fecha donde se realizaron las mediciones y dependientes de la fuente que se seleccionó. Para evitar errores y disponer de una PSF que sea válida para nuestro caso hemos derivado una PSF simulando un caso simplificado con Illumina. Es la primera vez que se usa este modelo numérico con esta finalidad. Con esta ley de propagación podemos crear mapas que indican que municipios están afectando más el cielo del Montsec y deben ser incluidos en las simulaciones de brillo de cielo.

Las condiciones atmosféricas del estudio son: noche despejada sin nubes, Luna nueva y sin presencia de la Vía Láctea. Se ha simulado el brillo de cielo en los tres filtros que cubren el rango de la luz visible del sistema fotométrico de Johnson-Cousins, B, V y R. Las simulaciones han sido comparadas con mediciones hechas con instrumentación ASTMON, SQC y SQM. Existe una buena correlación entre simulaciones y mediciones en todos los filtros, tanto en valores absolutos como en los patrones donde se distinguen las direcciones que apuntan hacia las ciudades.

La metodología presentada es aplicable a otras localizaciones. Es una herramienta útil para discernir cuáles son los principales contribuyentes de la luz artificial recibida y encontrar tiempo óptimo de cálculo para las simulaciones.

Referencias

Aubé, M., Franchomme-Foss ́e, L., Robert-Staehler, P., Houle, V., 2005. Lightpollution modelling and detection in a heterogeneous environment: toward a night-time aerosol optical depth retrieval method, in:  Atmospheric and Environmental Remote Sensing Data Processing and Utilization:  Numerical Atmospheric Prediction and Environmental Monitoring, International Society for Optics and Photonics. p. 589012.

Aubé,  M.,  Simoneau,  A.,  Wainscoat,  R.,  Nelson,  L.,  2018.   Modelling the effects of phosphor converted led lighting to the night sky of the Haleakala observatory, Hawaii.  Monthly Notices of the Royal Astronomical Society478, 1776–1783.

Bará, S., Lima, R., 2018.  Photons without borders:  quantifying light pollution transfer between territories. International Journal of Sustainable Lighting 20(2), 51–61.

Linares, H., Masana, E., Ribas, S., Garcia-Gil, M., Aubé, M., Figueras, F., 2018.   Modelling the night sky brightness and light pollution sources of Montsec protected area. Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer 217, 178–188.



Hector Linares a,b, Eduard Masanaa, Salvador J. Ribasb,a, Martin Aubéc, Alexandre Simoneaud, Salvador Baráe

a Institut de Ciències del Cosmos (ICC-UB-IEEC), Barcelona, Spain

b Parc Astronòmic Montsec, Ager, Spain

c D ́epartement de physique, C ́egep de Sherbrooke, Sherbrooke, Canada

d Université de Sherbrooke, Sherbrooke, Canada

e Universidade de Santiago de Compostela, Santiago de Compostela, Galicia

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