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| Functional marine mammal acoustic communication evolved under natural ambient noise levels which makes communication vulnerable to anthropogenic noise sources. In this report we consider the potential long-range effects of airgun noise on marine mammal communication range. During the propagation process airgun impulses are reflected multiple times from the sea surface refracted in sound channels and reverberated leading to signal stretching that may result in a continuous received sound. We modelled sound propagation using AcTUP (Acoustic Toolbox User-interface & Postprocessor) to estimate propagation loss and estimate the received seismic impulse waveform at 100 500 1000 and 2000 km distance from the source and at 10 50 and 200 m receiver depth for shallow (500 m) and deep sea (4000 m) Antarctic conditions. Modelled waveforms were overlaid with marine mammal vocalisations (song of fin whale Balaenoptera physalus blue whale Balaenoptera musculus intermedia and Weddell seal Leptonychotes Weddelli vocalisations) to assess the distances over which communication masking could occur. Signals were analysed using a leaky integrator and peak detector model within the bandwidth of the modelled vocalisation. Hearing abilities of baleen whales were assumed to be noise limited at sea state 4. Results indicate that airgun noise is intermittent up to 1000 km from the source changing to a continuous noise between 1000 and 2000 km. Results of masking modelling indicate that airgun sounds can lead to a significant loss in communication range for blue and fin whales at 2000 km from the source depending strongly on the frequency content of the vocalisation. | |
| Der akustische Informationsaustausch mariner Säugetiere hat sich in der natürlichen Geräuschkulisse der Weltozeane entwickelt und erlaubt die Kommunikation über große Entfernungen. Hinzukommende anthropogene Schalleinträge können die natürliche Kommunikation überlagern und stören. In diesem Bericht betrachten wir die potentielle Fernwirkung seismischer Luftpulser (Airguns) auf Kommunikationsreichweiten mariner Säugetiere. Airgun-Impulse werden während der Schallausbreitung mehrfach an der Wasseroberfläche reflektiert und in Schallkanälen gebrochen. Hierdurch entstehen Halleffekte die die Signaldauer verlängern und schlussendlich zu einem kontinuierlichen Signal führen können. Um die Ausbreitungsverluste zu berechnen und das empfangene Signal zu bestimmen wurde die Schallausbreitung mit AcTUP (Acoustic Toolbox User-interface & Postprocessor) für Entfernungen von 100 500 1000 und 2000 km von der Quelle modelliert. Die Schallausbreitung wurde für Empfänger in 10 50 und 200 m Tiefe für flache (500 m Wassertiefe) und tiefe (4000 m Wassertiefe) Antarktische Gewässer berechnet. Die modellierten Störsignale wurden mit den Vokalisationen mariner Säugetiere überlagert (Gesang von Finnwalen (Balaenoptera physalus) und Blauwalen (Balaenoptera musculus intermedia) und Kommunikationslaute von Weddellrobben (Leptonychotes weddelli) um die Distanzen zu berechnen in denen Maskierung von Kommunikationssignalen potentiell vorkommt. Die Signale wurden mit einem mathematischen Hörmodell (leaky integrator) als Energiedetektor im Frequenzbereich der Vokalisationssignale analysiert. Es wurde dafür angenommen dass Bartenwale Geräusche bis zu einem Pegel der den regulären Hintergrundgeräuschen bei einem Seegang der Stärke 3-4 entspricht wahrnehmen können. Die so analysierten Daten zeigen dass Airgunimpulse bis zu 1.000 km von der Quelle als gepulste Signale empfangen werden und zwischen 1.000 und 2.000 km in ein kontinuierliches Geräusch mit tonalen Anteilen übergehen. Die Ergebnisse zeigen weiterhin dass besonders für Finn- und Blauwale auch noch in 2.000 km Entfernung zur Schallquelle ein signifikanter Verlust an der Kommunikationsreichweite auftritt. Diese Einschränkung ist in erheblichem Maße vom Frequenzspektrum der betrachteten Kommunikationssignale abhängig. |
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