《Environmental Pollution》：Offshore ALAN islands across European seas: recurrent spatial coupling of night-time radiance and maritime presence
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•空间分析地图揭示了欧洲各地反复出现的海上人工夜间光照—交通热点。•海上人工夜间光照岛屿总面积超过10,092平方公里，分布于欧洲各海域。•人工夜间光照岛屿的辐射亮度比海上背景高出161%。•欧洲海洋子区域在面积、主导性、破碎度和对比度方面存在差异。•该框架优先筛选反复出现的
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空间分析地图揭示了欧洲各地反复出现的海上人工夜间光照—交通热点。
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海上人工夜间光照岛屿总面积超过10,092平方公里，分布于欧洲各海域。
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人工夜间光照岛屿的辐射亮度比海上背景高出161%。
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欧洲海洋子区域在面积、主导性、破碎度和对比度方面存在差异。
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该框架优先筛选反复出现的海上人工夜间光照—交通特征。
引言
人工夜间光照（ALAN）日益被确认为一种普遍存在的环境变化形式，有能力改变陆地、淡水和海洋系统中自然的黑暗组织方式。尽管人工照明长期以来与城市化和沿海开发联系在一起，但如今其生态学意义被更广泛地视为一种全球变化问题，因为它改变了调节生物节律、定向导航、捕食者—猎物互动、繁殖和生态系统过程的天然光照制度。Davies和Smyth认为ALAN应被视为21世纪的重大全球变化压力，而更广泛的综合分析表明，其影响跨越了多个生物组织层次（Davies and Smyth, 2018; Dominoni and Nelson, 2018; Gaston et al., 2014）。
在海洋环境中，ALAN问题尤为复杂。光不仅是物理信号，也是生态线索，夜间照明的变化会影响依赖自然昼夜和月相周期的生物和过程。近期对海洋ALAN的综述记录了其对各类海洋物种和生境的影响，同时也强调现有证据在不同生态系统、物种群和暴露条件下分布不均（Marangoni et al., 2022）。这些日益增长的研究成果被水下ALAN暴露制图尝试所补充，包括结合卫星夜间灯光和海洋光学特性的全球图谱方法，以估计人工光如何传播至水柱（Smyth et al., 2021）。
尽管取得了这些进展，大多数海洋ALAN空间评估仍然高度集中在沿海区域、港口、城市滨水区、沿海特大城市、水下光传播，或沿海和浅水环境中的生物响应（Davies et al., 2016, 2014）。这种关注是合理的，因为陆基照明、港口基础设施和沿海城市化是夜间辐射亮度的主要来源，且许多生态受体存在于浅海沿岸生境中。然而，这留下了一个重要的问题：海上检测到的人工光是否仅仅是沿海外溢现象，或者反复出现的海上光结构是否也可能与海上活动本身相关（Polinov et al., 2022）。这种区分对生态学解释和海洋及沿海管理都至关重要，因为海上夜间辐射亮度可能表明海上反复存在的人类活动，即使直接的生态暴露或影响尚待评估。这也具有相关性，因为海上日益受到航运、锚泊、渔业、能源生产、海上基础设施和累积压力的塑造，而这些压力并不总能被以陆地为中心的ALAN评估所捕捉。然而，ALAN作为一种空间指标，在海洋评估和规划中对人类压力的表征仍然薄弱。
卫星夜间灯光为在广泛的空间和时间尺度上探索这一问题提供了合适的观测基础。可见光红外成像辐射仪组昼夜波段（VIIRS-DNB）的夜间灯光观测为在广泛的空间和时间尺度上探索这一问题提供了合适的观测基础（Elvidge et al., 2017）。在本研究中，ALAN来源于地球观测组年度VIIRS夜间灯光版本2（VNL V2）（Elvidge et al., 2021），使用年度掩膜平均辐射亮度图层。这些数据产品使得能够在大型海洋区域和多年份内一致地分析ALAN。然而，其解释需要谨慎：VIIRS-DNB测量的是公里尺度的顶层大气辐射亮度，无法解析光的光谱组成，并且无法在没有额外光学信息的情况下直接转化为水下辐照度或生物暴露量。因此，本研究中将卫星派生的ALAN用作相对辐射亮度模式的指标，而非生态剂量的直接度量。基于近期基于VIIRS-DNB年度合成的欧洲沿海ALAN评估（Maccarrone, in press），本研究将关注点转向海上，考察反复出现的夜间辐射亮度是否与海上活动在空间上相关。
从政策和管理角度看，这一空白同样具有重要意义。根据《海洋战略框架指令》（MSFD）（European Commission, 2008），人工光可以被纳入海洋环境中能量输入的更广泛议题，尽管监测和评估实践在水下噪声方面远比在光方面发展成熟。同时，海洋空间规划（MSP）要求关于人类使用和压力分布、强度和持续性的空间明确信息（European Commission, 2014）。在此背景下，与海上活动相关的持续性海上ALAN可能提供有用的替代指标，用于识别夜间辐射亮度和人为存在反复重叠的区域，而不意味着仅凭卫星辐射亮度就能衡量生态暴露或生物影响。
在此基础上，本研究探讨欧洲各海域的海上ALAN是否与海上交通在空间上相关，以及这种关联是否在时间上持续存在。我们采用空间统计分析方法，对年度卫星派生ALAN和源自自动识别系统（AIS）的船舶密度数据进行分析，以识别夜间辐射亮度升高与海上活动共存的区域，并评估这些局部关联是否多年反复出现。本研究由两个工作假设指导：第一，海上ALAN并非与海上交通在空间上独立，而是形成了局部化的ALAN—交通耦合区域；第二，反复出现的ALAN—交通热点与海上背景相比形成了一个独特的辐射亮度类别。我们将这些反复出现的海上结构称为持续性海上"ALAN岛屿"（以下简称ALAN岛屿），并总结了其在MSFD报告单元中的范围、辐射亮度对比度和空间构型。所生成的图层旨在作为基于指标的筛选框架，用于筛查潜在的海上ALAN相关压力并优先选择后续光学和生态评估的地点，而非生物暴露或生态风险直接地图。
章节片段
研究区域
分析采用《海洋战略框架指令》（MSFD）海洋区域和子区域作为主要空间报告框架，在欧洲离岸水域开展（EEA, 2022）。这些MSFD报告单元下文称为子区域，因为其几何形状和命名遵循通过欧洲海洋观测和数据网络（EMODnet）和欧洲环境署（EEA）提供的MSFD第4条海洋区域和子区域参考图层，而非
年度ALAN—交通热点与持续性
年度双变量LISA地图识别出了卫星派生ALAN升高与当地邻近船舶密度升高相关联的海上子集。通过仅保留p ≤ 0.001显著的"高—高"单元，分析隔离出了一组保守的年度ALAN—交通热点（HHp001）。这些年度HHp001检测结果为评估海上ALAN—交通耦合是否在空间上结构化且在时间上反复出现提供了实证基础。
持续性分析显示
讨论
研究结果提供了两项互补的发现。首先，双变量空间分析识别出ALAN升高与邻近船舶密度升高之间存在显著的局部关联，支持了海上夜间辐射亮度并非与海上存在空间独立的假设。其次，多年持续性分析表明，这些年度关联中有一部分随时间反复出现，并相对于海上背景保持了独特的辐射亮度信号。
结论
本研究表明，海上人工夜间光照不仅是弥散的沿海外溢信号，还可以形成反复出现的空间结构，其中卫星派生辐射亮度升高与海上交通随时间共存。因此，持续性ALAN岛屿应被解释为潜在海上ALAN相关压力的基于指标的筛选特征，而非水下光暴露或生态影响的直接证据。其主要价值在于优先排序：
未引用参考文献
Dormann C. et al., 2007; Maccarrone,.
数据可用性
原始VIIRS年度夜间灯光VNL V2数据可从地球观测组公开获取。EMODnet人类活动船舶密度图层可从EMODnet门户公开获取。支持本研究的主要分析脚本和衍生表格输出已归档于Zenodo，并将在文章发表后公开提供。主要衍生结果也在手稿和补充材料中进行了总结。处理后空间图层的
利益冲突声明
作者声明不存在可能影响本论文所述工作的已知竞争性经济利益或个人关系。
生成式人工智能声明
在准备本工作期间，作者使用ChatGPT进行文本编辑和语言润色。使用该工具后，作者根据需要审阅和编辑了内容，并对已发表文章的内容承担全部责任。
资助
本研究未获得公共、商业或非营利领域资助机构的任何特定资助。
利益冲突声明
? 作者声明不存在可能影响本论文所述工作的已知竞争性经济利益或个人关系。
致谢
作者感谢地球观测组提供VIIRS年度夜间灯光VNL V2数据，感谢EMODnet人类活动提供本研究中使用的船舶密度图层。
Vincenzo Maccarrone
