The 3S² experiments - studying the behavioral effects of naval sonar on northern bottlenose whales, humpback whales and minke whales

Abstract

In order to properly consider how behavioral responses to anthropogenic noise affect marine mammals and establish safety limits for sonar operations, there is a need to establish behavioral impact criteria. In order to achieve this, knowledge about how marine mammals might respond, thresholds and durations of responses as well as the biological significance of behavioral changes are essential. The 3S2 project is a multidisciplinary and international collaborative effort to investigate behavioral reactions of cetaceans to naval sonar signals. The 3S2 project (2011-2015) is a continuation of the initial 3S project (2006-2010) in which behavioral responses to naval sonar signals of three species of toothed whales (pilot whales, killer whales and sperm whales) and fish (herring) were studied in Norwegian waters. In 3S2 two baleen whales (minke whales and humpback whales) and another toothed whale (northern bottlenose whale) were studied in the Arctic Barents and Greenland Seas. Three field trials were conducted, one each year in 2011, 2012 and 2013. Controlled exposure experiments using 1-2 kHz sonar signals were conducted with eleven humpback whales, one minke whale and one bottlenose whale during the three field trials. Ship approaches without sonar transmissions and playbacks of killer whale vocalizations or broadband noise were conducted as controls. Behavioral parameters such as horizontal movement, diving, social interactions, and vocalizations were recorded by animal-attached tags and via visual and acoustic tracking. In total, 30 tags were deployed on the three target species. 22 sonar exposure sessions and 31 control sessions (killer whale playback, noise playback and no-sonar control experiments) were conducted. This report presents a description of the methodology used and a complete collection of data plots for every experiment conducted under the 3S2 project. However, it does not contain any higher level analyses and interpretations. Such analyses have already been published, or will be published in peer-review literature in the coming months. The report concludes with a short discussion of the methodology, a summary of the status of knowledge and a description of future prospects.

En fullstendig vurdering av risiko knyttet til bruk av militære sonarer krever kunnskap om sjøpattedyrs atferdsmesige reaksjoner på denne type signaler. En slik risikovurdering må deretter anvendes under utforming av retningslinjer for bruk av sonarer. Kunnskap om hvordan dyrene reagerer, terskel for og varighet av responsene samt den biologiske betydningen til atferdsendringene er kritiske faktorer man må vurdere under utformingen av slike retningslinjer. 3S2-prosjektet er et tverrfaglig internasjonalt samarbeid for å undersøke hvordan hvaler reagerer på bruk av aktive militære sonarer. Prosjektet er en videreføring av 3S-prosjektet som startet i 2006. I perioden 2006-2010 studerte man spermhval, grindhval og spekkhogger, mens man i perioden 2011-2014 studerte vågehval, knølhval og nebbhval i norske farvann. Tre tokt med HU Sverdrup II er gjennomført i Barentshavet (Bjørnøya– Spitsbergen) og Grønlandshavet (Jan Mayen). Kontrollerte eksperimenter er gjennomført hvor de tre målartene ble eksponert for relevante sonarsignaler. Kontrollforsøk hvor dyrene ble eksponert for bare fartøyet som nærmer seg, men uten sonartransmisjon, samt eksperimenter hvor de ble eksponert for avspilling av spekkhoggerlyder (predator) og hvit støy, er også gjennomført. Atferdsparametre som horisontal bevegelse, dykkatferd, sosial atferd og vokal atferd er registrert av sensorer som er festet på hvalen eller ved hjelp av visuell og akustisk sporing av dyrene fra båt. Totalt 30 sensorpakker ble festet på en av de tre målartene. 22 sonareksponeringer og 31 kontrollforsøk ble gjennomført. Denne rapporten beskriver metodene som er brukt og inneholder en komplett samling av dataplott for hvert eksperiment som er gjennomført under 3S2-prosjektet. Den inneholder imidlertid ingen detaljerte analyser og tolkninger av dataene. Slike analyser er allerede publisert i fagfellevurderte vitenskapelige tidsskrift, eller vil bli publisert i nærmeste fremtid. Rapporten avsluttes med en kort diskusjon av metodikken som er brukt, samt en oppsummering av kunnskapsstatus.