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

Technische Samenvatting: Akoestische Maskering van Blauwe Walvisgeluiden door Scheepslawaai in Noordelijk Chilees Patagonië

Probleemstelling
Antropogeen onderwatergeluid vormt een significante bedreiging voor baleinwalvissen door het verminderen van de communicatieruimte via akoestische maskering. Noordelijk Chilees Patagonië (NCP) dient als een cruciale foerageerplaats voor de Bedreigde Zuidoostelijke Pacifische blauwe vinvis (Balaenoptera musculus), maar dit gebied ervaart tegelijkertijd aanzienlijke overlap met het scheepvaartverkeer. Hoewel eerdere studies de ruimtelijke overlap tussen walvishabitats en scheepvaartverkeer in NCP hebben gedocumenteerd, en de algemene mechanismen van geluidsmaskering hebben vastgesteld, heeft geen enkel voorgaand onderzoek de specifieke impact van scheepslawaai op de communicatieruimte van blauwe vinvissen in deze regio gekwantificeerd. Bovendien vertrouwen bestaande maskeringstudies vaak op gesimuleerde dierbewegingen in plaats van empirische gegevens. Deze studie adresseert de kenniskloof over de temporele en ruimtelijke variabiliteit van communicatiemaskering voor zuidoostelijke blauwe vinvissen onder de huidige scheepvaartomstandigheden en evalueert de potentiële effectiviteit van scheepssnelheidsreducties (limieten van 8 knopen en 10 knopen) als mitigatiestrategie.

Methodologie
De studie maakte gebruik van een akoestisch maskeringsmodelleringskader gekoppeld aan empirische gegevens van vier satelliet-getagde blauwe vinvissen (B12, B13, B14 en B15) en Automatic Identification System (AIS) scheepsgegevens verzameld tussen 4 februari en 16 juni 2019.

• Databronnen:

  • Walvissporen: Real-time bewegingsgegevens van satelliet-tags werden verwerkt met behulp van een continuous-time correlated-random-walk model om observatiefouten en oceanografische variabelen te corrigeren.
  • Scheepsgegevens: AIS-gegevens leverden coördinaten, klasse, lengte en snelheid van de schepen. De scheepsroutes werden gedecimeerd naar intervallen van 10 minuten.
  • Omgevingsgegevens: Windgegevens werden verkregen van NCEP/NOAA om natuurlijk achtergrondgeluid te modelleren.

• Modelleringsbenadering:

  • Schatting van Communicatieruimte: Gebaseerd op het framework van Clark et al. (2009), berekende de studie de "zender-communicatieruimte" (het maximale gebied waar akoestische communicatie kan plaatsvinden) voor twee typen roepen: langafstands-"song calls" (20–25 Hz) en kortafstands-"D-calls" (38–88 Hz).
  • Propagatiemodel: Een spreading-loss model dat tussen sferische en cilindrische uitbreiding in zit, werd gebruikt, waarbij rekening is gehouden met de bathymetrie van GEBCO. De bronniveaus werden aangenomen op 174 dB voor songs en 166 dB voor D-calls.
  • Berekening van Maskering: Het signaaloverschot (Signal Excess, SE) werd berekend voor een raster van potentiële ontvangers rondom de walvissporen. Communicatieruimteverlies ($CS_{loss}$) en Maskering ($M_s$) werden afgeleid door de communicatieruimte onder natuurlijke windgeluidcondities te vergelijken met condities inclusief scheepslawaai.
  • Scenario's: Het model simuleerde vier condities: (a) alleen windgeluid; (b) wind + huidig scheepslawaai; (c) wind + scheepslawaai met een snelheidslimiet van 10 knopen; en (d) wind + scheepslawaai met een snelheidslimiet van 8 knopen.

Belangrijkste Resultaten

• Huidige Maskeringsniveaus: Onder de huidige scheepvaartomstandigheden verminderde scheepslawaai de communicatieruimte met gemiddeld 25% voor song calls en 47% voor D-calls over de vier getagde walvissen.
• Maximale Impact: Piekmarsering bereikte 68,4% voor song calls en 97,3% voor D-calls.
• Variabiliteit: Maskering varieerde significant over tijd en ruimte, beïnvloed door de locatie van de walvis, bathymetrie, windomstandigheden en de dichtheid van het scheepvaartverkeer. D-calls ondervonden consequent hogere maskering dan song calls vanwege hun lagere bronniveaus en hogere frequenties, wat hun propagatiebereik beperkt.
• Impact van Scheepsgrootte: Schepen groter dan 100 meter genereerden de hoogste mediane maskering (29% voor songs, 50% voor D-calls). Dit was meer dan vier keer zo hoog als de maskering gegenereerd door schepen van 51–100 m voor songs, en meer dan het dubbele voor D-calls.
• Effectiviteit van Snelheidslimieten:
  • Het implementeren van een snelheidslimiet van 10 knopen verminderde de mediane maskering tot 16–27% voor song calls en 33–43% voor D-calls.
  • Het implementeren van een snelheidslimiet van 8 knopen verminderde de mediane maskering verder tot 5–9% voor song calls en 22–32% voor D-calls, afhankelijk van het specifieke walvisspoor.
  • Voor kleinere scheepsklassen (<100 m) resulteerde een limiet van 8 knopen in 0% maskering voor song calls.

Betekenis en Claims
De auteurs stellen dat deze studie de eerste is die de communicatiemarsing schat met behulp van werkelijke bewegingssporen van blauwe vinvissen in plaats van gesimuleerde 'animats', wat een realistischerere beoordeling geeft van de temporele en ruimtelijke variabiliteit in het verlies van de communicatieruimte.

De studie concludeert dat:

1. Snelheidsreductie van schepen een effectieve tweeledige mitigatiemaatregel is. Het verlagen van de snelheid naar 8 of 10 knopen vermindert simultaan de akoestische maskering en verlaagt het risico op dodelijke aanvaringen met schepen, met name voor de grootste schepen die zowel de meeste ruis als de meeste sterfte veroorzaken.
2. D-calls onevenredig hard worden getroffen. De hoge maskering van D-calls suggereert dat scheepslawaai specifiek de nabije sociale communicatie en de coördinatie tijdens het foerageren belemmert, wat kritieke gedragingen zijn in deze foerageerplaats.
3. Beheerimplicaties. Het integreren van snelheidsbeheer in de instandhoudingsstrategieën voor de NCP-foerageerplaats zou aanzienlijke ecologische voordelen kunnen bieden. De studie ondersteunt de implementatie van snelheidslimieten (specifiek 8 knopen) als een levensvatbare strategie om de akoestische voetafdruk van de scheepvaart in kritieke habitats van de blauwe vinvis te beperken.