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

Résumé technique : Masquage acoustique des appels de la baleine bleue par le bruit des navires dans le nord de la Patagonie chilienne

Énoncé du problème
Le bruit anthropique sous-marin constitue une menace significative pour les baleines à fanons en réduisant l'espace de communication par masquage acoustique. Le nord de la Patagonie chilienne (NCP) sert de zone d'alimentation critique pour la baleine bleue du Pacifique Sud-Est (Balaenoptera musculus), espèce en danger, mais cette zone subit un chevauchement substantiel avec le trafic maritime. Bien que des études antérieures aient documenté le chevauchement spatial entre les habitats des baleines et le trafic maritime dans la NCP, et qu'elles aient établi les mécanismes généraux du masquage acoustique, aucune recherche préalable n'avait quantifié les impacts spécifiques du bruit des navires sur l'espace de communication des baleines bleues dans cette région. De plus, les études de masquage existantes reposent souvent sur des mouvements d'animaux simulés plutôt que sur des données empiriques. Cette étude comble la lacune dans la compréhension de la variabilité temporelle et spatiale du masquage de la communication pour les baleines bleues du Pacifique Sud-Est sous les conditions de navigation actuelles et évalue l'efficacité potentielle de la réduction de la vitesse des navires (limites de 8 kt et 10 kt) en tant que stratégie d'atténuation.

Méthodologie
L'étude a employé un cadre de modélisation du masquage acoustique couplé à des données empiriques provenant de quatre baleines bleues marquées par satellite (B12, B13, B14 et B15) et de données de navires du système d'identification automatique (AIS) collectées entre le 4 février et le 16 juin 2019.

• Sources de données :

  • Trajectoires des baleines : Les données de mouvement en temps réel provenant des balises satellites ont été traitées à l'aide d'un modèle de marche aléatoire corrélée en temps continu pour tenir compte de l'erreur d'observation et des variables océanographiques.
  • Données sur les navires : Les données AIS ont fourni les coordonnées, la classe, la longueur et la vitesse des navires. Les trajectoires des navires ont été décimées en points de passage toutes les 10 minutes.
  • Données environnementales : Les données sur la vitesse du vent ont été obtenues via NCEP/NOAA pour modéliser le bruit ambiant naturel.

• Approche de modélisation :

  • Estimation de l'espace de communication : Basée sur le cadre de Clark et al. (2009), l'étude a calculé l'« espace de communication de l'émetteur » (la zone maximale où la communication acoustique peut avoir lieu) pour deux types d'appels : les « chants » à longue portée (20–25 Hz) et les « appels D » à courte portée (3-88 Hz).
  • Modèle de propagation : Un modèle de perte de propagation intermédiaire entre une propagation sphérique et cylindrique a été utilisé, intégrant la bathymétrie de GEBCO. Les niveaux sources ont été supposés à 174 dB pour les chants et 166 dB pour les appels D.
  • Calcul du masquage : L'excès de signal (SE) a été calculé pour une grille de récepteurs potentiels entourant les trajectoires des baleines. La perte d'espace de communication ($CS_{loss}$) et le masquage ($M_s$) ont été dérivés en comparant l'espace de communication sous des conditions de bruit de vent naturel par rapport aux conditions incluant le bruit des navires.
  • Scénarios : Le modèle a simulé quatre conditions : (a) bruit du vent uniquement ; (b) vent + bruit actuel des navires ; (c) vent + bruit des navires avec une limite de vitesse de 10 kt ; et (d) vent + bruit des navires avec une limite de vitesse de 8 kt.

Résultats clés

• Niveaux de masquage actuels : Sous les conditions actuelles de trafic maritime, le bruit des navires a réduit l'espace de communication d'une moyenne de 25 % pour les chants et de 47 % pour les appels D pour les quatre baleines marquées.
• Impact maximal : Le masquage de pointe a atteint 68,4 % pour les chants et 97,3 % pour les appels D.
• Variabilité : Le masquage variait de manière significative dans le temps et l'espace, influencé par la localisation de la baleine, la bathymétrie, les conditions de vent et la densité du trafic maritime. Les appels D ont systématiquement subi un masquage plus élevé que les chants en raison de leurs niveaux sources plus faibles et de leurs fréquences plus élevées, ce qui limite leur portée de propagation.
• Impact de la taille des navires : Les navires de plus de 100 mètres ont généré le masquage médian le plus élevé (29 % pour les chants, 50 % pour les appels D). Cela était plus de quatre fois supérieur au masquage généré par les navires de 51 à 100 m pour les chants, et plus du double pour les appels D.
• Efficacité de la limite de vitesse :
  • L'application d'une limite de vitesse de 10 kt a réduit le masquage médian à 16–27 % pour les chants et 33–43 % pour les appels D.
  • L'application d'une limite de vitesse de 8 kt a davantage réduit le masquage médian à 5–9 % pour les chants et 22–32 % pour les appels D, selon la trajectoire spécifique de la baleine.
  • Pour les classes de navires plus petites (<100 m), une limite de 8 kt a entraîné un masquage de 0 % pour les chants.

Signification et affirmations
Les auteurs affirment que cette étude est la première à estimer le masquage de la communication en utilisant les trajectoires de mouvement réelles des baleines bleues plutôt que des animats simulés, fournissant une évaluation plus réaliste de la variabilité temporelle et spatiale de la perte de l'espace de communication.

L'article conclut que :

1. La réduction de la vitesse des navires est une mesure d'atténuation à double usage efficace. Réduire les vitesses à 8 kt ou 10 kt diminue simultanément le masquage acoustique et réduit le risque de collisions mortelles avec les navires, particulièrement pour les plus grands navires qui contribuent le plus à la fois au bruit et à la mortalité.
2. Les appels D sont disproportionnellement affectés. Le masquage élevé des appels D suggère que le bruit des navires entrave spécifiquement la communication sociale à courte portée et la coordination de la recherche de nourriture, qui sont des comportements critiques dans cette zone d'alimentation.
3. Implications de gestion. L'intégration de la gestion de la vitesse dans les stratégies de conservation pour la zone d'alimentation de la NCP pourrait apporter des bénéfices écologiques substantiels. L'étude soutient la mise en œuvre de limites de vitesse (spécifiquement de 8 kt) comme une stratégie viable pour atténuer l'empreinte acoustique du transport maritime dans les habitats critiques de la baleine bleue.