Environnement acoustique sous-marin et bruits rayonnés par les navires dans le détroit d’Éclipse, nord- est de l’Arctique canadien
Joshua M. Jones
Marine Physical Laboratory, Scripps Institution of Oceanography
Université de Californie à San Diego, La Jolla, CA 92093-0205
RÉSUMÉ EN LANGAGE SIMPLE
Le transport maritime commercial est à la hausse dans l’est de l’Arctique canadien, ce qui suscite des préoccupations quant aux changements dans l’environnement acoustique marin et à l’incidence potentielle que ceux-ci peuvent avoir sur les mammifères marins de l’Arctique. La présente étude a mesuré les bruits rayonnés sous-marins de quatre types de navires commerciaux (c.-à-d. de transporteurs de vrac, de navires de marchandises générales, de navires-citernes pour carburant et produits chimiques, et d’un brise-glace) passant par le détroit d’Éclipse au Nunavut durant les mois d‘expédition entre octobre 2018 et septembre 2019. Pour comparer l’environnement acoustique avec et sans navires, des mesures mensuelles (juillet, août, septembre et octobre) ont été prises lorsque des navires en leur présence et en leur absence dans un rayon de 40 km de l’appareil d’enregistrement. Les données acoustiques ont été recueillies à deux points le long de la route maritime habituelle (figure 1) à l’aide d’appareils d’enregistrement placés au fond de l’océan. Les appareils d’enregistrement servent uniquement à l’écoute et n’émettent aucun son sous l’eau, sauf durant une période de 10 minutes lors de leur retrait de l’océan chaque année.
Lorsque de grands navires dotés du Système d’information automatisé (SIA) voyagent dans la région du détroit d’Éclipse, leur emplacement, leur vitesse, leur cap et leur tirant d’eau sont transmis
chaque minute. Ces données ont été combinées aux sons captés par les appareils d’enregistrement au fonds de l’océan afin de comprendre les caractéristiques des sons qu’émet chaque navire durant son voyage. Les sons des navires ont été mesurés de trois manières différentes afin d’évaluer la possibilité de perturbation du comportement naturel des mammifères marins et afin d’estimer le masquage possible des signaux de communication émis par les narvals (sifflements et sons de rafales d’impulsions) et les phoques annelés (aboiements et grognements).
Figure 1. Lieux d’enregistrement acoustique dans le détroit d’Éclipse. Des ensembles d’enregistrement acoustique
à haute fréquence (High-frequency Acoustic Recording Packages, ou HARP) ont été déployés au site de Pond Inlet (PI; profondeur de 670 m) du 28 septembre 2018 au 21 septembre 2019. Un deuxième emplacement à l’inlet Milne (MI; profondeur de 313 m) a enregistré des données acoustiques du 29 septembre 2018 au 18 août 2019.
Les appareils d’enregistrement servent uniquement à l’écoute et n’émettent aucun son dans l’eau, sauf durant une période de 10 minutes lors de leur retrait de l’océan chaque année.
La perturbation des comportements et le masquage des communications chez les mammifères marins de l’Arctique sont des phénomènes complexes et peu connus. Pour le groupe des espèces de baleines les plus similaires aux narvals, une ligne directrice généralisée a été élaborée en combinant les résultats de plusieurs études. Grâce à ces lignes directrices, on s’attend à ce que la perturbation des comportements des narvals se produise lorsque le niveau de pression acoustique à bande large atteint 120 décibels par rapport à une pression de 1 micropascal (abrégé sous la forme de dB re 1 µPa); on s’attend également à ce que les animaux évitent activement la source du bruit lorsque le niveau de pression acoustique à bande large atteint 135 dB re 1 µPa. En réalité, la perturbation et l’évitement sont plus compliqués. Les mammifères marins, y compris les narvals et les bélugas, ont réagi à un niveau différent aux mêmes niveaux sonores dans des situations différentes. Les niveaux sonores qui perturbent les narvals du détroit d’Éclipse ou les font éviter la source du bruit sont inconnus, mais continuent de faire l’objet d’études comportementales et acoustiques.
Le masquage se produit lorsque d’autres sons sont présents à une fréquence similaire aux sons que nous souhaitons entendre. La fréquence du son signifie sa hauteur tonale – soit si le son est aigu ou grave. Le masquage a lieu lorsque les autres sons deviennent tellement forts que le son que nous désirons entendre doit lui aussi devenir plus fort pour que nous puissions l’entendre. Le masquage des communications chez les mammifères marins n’est pas un phénomène qui est très bien compris, mais celui-ci peut être estimé en fonction des changements dans les niveaux sonores aux fréquences auxquelles les animaux produisent leurs sons. Lorsque les sons qu’émettent les navires sont à la même fréquence que les sons produits par les narvals et les phoques aux fins de communication, il peut être plus difficile pour ces animaux d’entendre leurs propres sons, car leur communication est étouffée par les sons des navires. On prédit que le « masquage » des sons dans l’environnement rétrécira l’espace
dans lequel les mammifères marins peuvent communiquer lorsque le niveau sonore est plus élevé que la normale, un effet que l’on appelle parfois réduction de l’espace d’écoute.
Les niveaux sonores dans quatre catégories de fréquence ont été analysés dans les enregistrements prélevés dans le détroit d’Éclipse et l’inlet Milne en 2018-2019. Les bandes de
fréquence analysées comprenaient une bande large utilisée pour évaluer la possibilité de perturbations comportementales (niveau de pression acoustique à bande large entre 20 Hz et 4 000 Hz), des bandes à basse fréquence (1 000 Hz) et moyenne fréquence (3 500 Hz) utilisées par les narvals pour leurs appels sifflés ou à impulsions, et une bande à basse fréquence (250 Hz) qui correspond aux aboiements des phoques annelés. À chaque passage de navire, les niveaux sonores étaient plus élevés que la normale dans toutes les catégories pendant une période allant de quelques minutes à plusieurs heures. Le brise- glace et les navires-citernes ont enregistré les niveaux sonores les plus élevés, suivis des navires de marchandises générales et des minéraliers (aussi appelés transporteurs de vrac). Les sons à basse fréquence voyageaient à une plus grande distance du navire que les sons à haute fréquence. Les navires, quel que soit leur type, étaient plus bruyants en s’éloignant de l’appareil d’enregistrement (écho de poupe) qu’en s’y approchant (écho de proue). Par exemple, les sons des transporteurs de vrac atteignaient un niveau de pression acoustique à bande large de 120 dB re 1 µPa à des distances d’environ 1 km de la proue et de 1 à 3 km de la poupe, les niveaux sonores variant selon le type de navire. Des niveaux de plus de 124 dB re 1 µPa n’ont pas été enregistrés pour les transporteurs de vrac, même lorsque le navire se trouvait à 650 m de l’hydrophone. Le son d’un brise-glace escortant un ou plusieurs transporteurs de vrac a atteint un niveau de pression acoustique à bande large de 120 dB re 1 µPa à une distance d’environ 5 km de la proue et de 5 à 15 km de la poupe. Des niveaux sonores de 135 dB re 1 µPa émis par le brise-glace ont été enregistrés à des distances de 1 à 3 km du navire. Les navires- citernes pour carburant et produits chimiques ont émis des niveaux sonores de 120 et de 135 dB re 1 µPa à des distances similaires ou légèrement plus élevées que le brise-glace.
Au site d’enregistrement plus profond et moins bien abrité (site PI dans la figure 1), les sons à basse fréquence des navires (moins de 200 Hz) ont voyagé sur de longues distances et ont été captés même lorsque les navires se trouvaient à plus de 40 km de l’appareil d’enregistrement. Les zones mieux protégées de la route maritime, telles que l’inlet Milne, sont à l’abri des sons à longue portée des navires. Le site d’enregistrement moins profond et mieux abrité sur le plan acoustique (le site MI dans la figure 1) a capté des niveaux sonores nettement inférieurs tous les mois de l’année, sauf lorsqu’un navire voyageait en longeant l’inlet. Une caractéristique de cet endroit plus tranquille est que chaque passage de navire entraîne une plus grande variation des niveaux sonores, par rapport aux niveaux sonores habituels aux fréquences plus basses utilisées par les mammifères marins aux fins de
communication. Ces fréquences correspondent à celles des sons les plus communs émis par les narvals, les phoques annelés et les baleines boréales.
Une analyse supplémentaire a été effectuée pour estimer le masquage des communications. Le masquage est estimé en comparant les sons ajoutés par le passage des navires au niveau sonore
d’arrière-plan normal lorsqu’il qu’aucun navire ne se trouve à proximité. Cette analyse permet d’obtenir une estimation de la réduction de l’espace d’écoute pour chaque passage de navire. On prédit qu’il y aura de l’interférence dans les communications des narvals et des phoques annelés à chaque passage de navire, à une distance déterminée selon le type de navire, sa distance de l’auditeur et la sensibilité auriculaire estimée de chaque espèce aux fréquences analysées. On prédit que les transporteurs de vrac réduiront l’espace d’écoute de 50 % pour certains sons courants des phoques annelés et des narvals lorsque ceux-ci se trouvent à une distance de 5 à 10 km des navires. On prédit que la réduction de l’espace d’écoute dépassera les 90 % pour les narvals aux fréquences de 1 kHz et de 3,5 kHz à une distance de 1 à 5 km. On prédit également qu’un brise-glace escortant un ou plusieurs transporteurs de vrac entraînera une réduction de l’espace d’écoute à des distances de 2 à 10 km dans la bande de fréquences du narval et de 5 à 15 km dans la bande de fréquences du phoque annelé. Si ces estimations
sur le masquage couvrent un spectre si large, c’est que les niveaux sonores varient beaucoup d’un passage de navire à l’autre et au cours d’un même passage. Ces écarts peuvent être expliqués par la façon dont le son voyage dans l’eau, l’influence des vagues, du vent et de la glace, et la position ou les caractéristiques de chaque navire, entre autres facteurs. Les narvals émettent également des sons à plus haute fréquence qui sont moins susceptibles d’être masqués par le bruit des navires, mais ce domaine demanderait de nouvelles recherches et une compréhension accrue de l’ouïe des narvals. Il ne s’agit là encore que de conjectures, et il en reste beaucoup à découvrir sur la manière dont les mammifères marins de l’Arctique entendent, quels sont les sons les plus importants à leurs communications sociales et à d’autres fins, et quels sont les effets de la réduction de l’espace de communication sur la santé des animaux individuels et des populations.
La circulation maritime a beaucoup augmenté dans le détroit d’Éclipse et dans les eaux
intérieures le long de la route maritime desservant la mine de Mary River. En 2015, il y a eu 42 passages de navires dans l’inlet Milne, dont 40 avaient trait à la mine, tandis qu’en 2019, il y en a eu 245 , dont 243 étaient liés à la mine. Les répercussions potentielles de cette augmentation rapide de la circulation maritime sur les mammifères marins font actuellement l’objet d’études dans le cadre d’une évaluation des effets environnementaux découlant de la mine, et d’études indépendantes par un autre groupe de chercheurs. Les effets cumulatifs et à long terme des perturbations comportementales quotidiennes répétées sur les narvals et de la réduction de leur espace de communication sont encore inconnus. Cette incertitude appelle à réaliser des recherches supplémentaires dans l’aire de répartition d’été de la population de narvals du détroit d’Éclipse. Les résultats de la présente étude visent à appuyer l’évaluation des effets de la circulation maritime sur l’environnement acoustique sous-marin et à contribuer à la prédiction des effets potentiels des niveaux sonores sous-marins sur les mammifères marins avec l’augmentation prévue du niveau de circulation maritime.
