Article title: Acoustic masking of blue whale calls by ship noise in Northern Chilean Patagonia

ملخص تقني: الحجب الصوتي لنداءات الحوت الأزرق بفعل ضجيج السفن في شمال باتاغونيا التشيلية

بيان المشكلة
يشكل الضجيج البشري المنشأ تحت الماء تهديداً كبيراً للحيتان البالينية من خلال تقليل مساحة التواصل عبر الحجب الصوتي. وتعد منطقة شمال باتاغونيا التشيلية (NCP) منطقة تغذية حيوية للحوت الأزرق في جنوب شرق المحيط الهادئ (Balaenoptera musculus) المهدد بالانقراض، ومع ذلك تشهد هذه المنطقة تداخلاً كبيراً مع حركة الملاحة البحرية. وبينما وثقت الدراسات السابقة التداخل المكاني بين موائل الحيتان وحركة السفن في شمال باتاغونيا التشيلية، وأثبتت الآليات العامة للحجب الصوتي، لم يسبق لأي بحث أن حدد كمياً التأثيرات المحددة لضجيج السفن على مساحة التواصل للحيتان الزرقاء في هذه المنطقة. علاوة على ذلك، تعتمد دراسات الحجب الحالية غالباً على حركات حيوانية محاكاة بدلاً من البيانات التجريبية. تعالج هذه الدراسة الفجوة في فهم التباين الزمني والمكاني لحجب التواصل للحيتان الزرقاء في جنوب شرق المحيط الهادئ في ظل ظروف الشحن الحالية، وتقيم الفعالية المحتملة لخفض سرعة السفن (بحدود 8 عقد و10 عقد) كاستراتيجية للتخفيف من الآثار.

المنهجية
استخدمت الدراسة إطار عمل لنمذجة الحجب الصوتي مقترناً ببيانات تجريبية من أربعة حيتان زرقاء تم تتبعها عبر الأقمار الصناعية (B12، B13، B14، وB15) وبيانات نظام التعريف التلقائي (AIS) للسفن التي جُمعت في الفترة ما بين 4 فبراير و16 يونيو 2019.

• مصادر البيانات:

  • مسارات الحيتان: تمت معالجة بيانات الحركة في الوقت الفعلي من أجهزة التتبع عبر الأقمار الصناعية باستخدام نموذج "المسار العشوائي المرتبط في زمن مستمر" لمراعاة خطأ الرصد والمتغيرات الأوقيانوغرافية.
  • بيانات السفن: وفرت بيانات نظام التعريف التلقائي (AIS) إحداثيات السفينة، فئتها، طولها، وسرعتها. وتم تقليص مسارات السفن إلى نقاط مسار كل 10 دقائق.
  • البيانات البيئية: تم الحصول على بيانات سرعة الرياح من NCEP/NOAA لنمذجة الضجيج الطبيعي المحيط.

• نهج النمذجة:

  • تقدير مساحة التواصل: بناءً على الإطار الذي وضعه كلارك وآخرون (2009)، حسبت الدراسة "مساحة تواصل المرسل" (أقصى مساحة يمكن أن يحدث فيها التواصل الصوتي) لنوعين من النداءات: نداءات "الأغنية" بعيدة المدى (20-25 هرتز) ونداءات "D" قصيرة المدى (38-88 هرتز).
  • نموذج الانتشار: استُخدم نموذج فقدان الانتشار الذي يتوسط الانتشار الكروي والأسطواني، مع دمج بيانات الأعماق من GEBCO. وافترضت مستويات المصدر 174 ديسيبل للأغاني و166 ديسيبل لنداءات "D".
  • حساب الحجب: تم حساب "فائض الإشارة" (SE) لشبكة من المستقبلات المحتملة المحيطة بمسارات الحيتان. كما تم اشتقاق "خسارة مساحة التواصل" ($CS_{loss}$) و"الحجب" ($M_s$) من خلال مقارنة مساحة التواصل في ظل ظروف ضجيج الرياح الطبيعية مقابل الظروف التي تشمل ضجيج السفن.
  • السيناريوهات: حاكت النماذج أربعة حالات: (أ) ضجيج الرياح فقط؛ (ب) الرياح + ضجيج السفن الحالي؛ (ج) الرياح + ضجيج السفن مع حد سرعة 10 عقد؛ (د) الرياح + ضجيج السفن مع حد سرعة 8 عقد.

النتائج الرئيسية

• مستويات الحجب الحالية: في ظل ظروف حركة السفن الحالية، قلل ضجيج السفن مساحة التواصل بمتوسط 25% لنداءات الأغنية و47% لنداءات "D" عبر الحيتان الأربعة التي تم تتبعها.
• الحد الأقصى للتأثير: وصل ذروة الحجب إلى 68.4% لنداءات الأغنية و97.3% لنداءات "D".
• التباين: تباين الحجب بشكل كبير عبر الزمن والمكان، متأثراً بموقع الحوت، وتضاريس القاع، وظروف الرياح، وكثافة حركة السفن. تعرضت نداءات "D" باستمرار لحجب أعلى من نداءات الأغنية بسبب مستويات مصادرها المنخفضة وتردداتها الأعلى، مما يحد من نطاق انتشارها.
• تأثير حجم السفينة: ولدت السفن التي يزيد طولها عن 100 متر أعلى متوسط حجب (29% للأغاني، 50% لنداءات "D"). وكان هذا أعلى بأكثر من أربعة أضعاف من الحجب الناتج عن السفن التي يتراך طولها بين 51-100 متر بالنسبة للأغاني، وأكثر من الضعف بالنسبة لنداءات "D".
• فعالية تحديد السرعة:
  • أدى تطبيق حد سرعة 10 عقد إلى تقليل متوسط الحجب إلى 16-27% لنداءات الأغنية و33-43% لنداءات "D".
  • أدى تطبيق حد سرعة 8 عقد إلى خفض متوسط الحجب بشكل أكبر إلى 5-9% لنداءات الأغنية و22-32% لنداءات "D"، اعتماداً على مسار الحوت المحدد.
  • بالنسبة لفئات السفن الأصغر (أقل من 100 متر)، أدى حد 8 عقد إلى تحقيق 0% حجب لنداءات الأغنية.

الأهمية والادعاءات
يزعم المؤلفون أن هذه الدراسة هي الأولى التي تقدر حجب التواصل باستخدام مسارات حركة الحيتان الزرقاء الحقيقية بدلاً من الحيوانات المحاكية (animats)، مما يوفر تقييماً أكثر واقعية للتباين الزمني والمكاني في فقدان مساحة التواصل.

تخلص الورقة إلى ما يلي:

1. إن خفض سرعة السفن هو إجراء تخفيف فعال مزدل الغرض. فتقليل السرعات إلى 8 عقد أو 10 عقد يقلل في آن واحد من الحجب الصوتي ومن مخاطر الاصطدام المميت بالسفن، لا سيما بالنسبة لأكبر السفن التي تساهم بشكل أكبر في كل من الضجيج والوفيات.
2. نداءات "D" تتأثر بشكل غير متناسب. يشير الحجب العالي لنداءات "D" إلى أن ضجيج السفن يعيق تحديداً التواصل الاجتماعي قريب المدى وتنسيق البحث عن الطعام، وهي سلوكيات حرجة في منطقة التغذية هذه.
3. الآثار الإدارية. إن دمج إدارة السرعة في استراتيجيات الحفظ في منطقة التغذية بشمال باتاغونيا التشيلية يمكن أن يوفر فوائد بيئية كبيرة. تدعم الدراسة تنفيذ حدود السرعة (تحديداً 8 عقد) كاستراتيجية قابلة للتطبيق للتخفيف من البصمة الصوتية للشحن في موائل الحيت الزرقاء الحرجة.