Behavioural response studies of cetaceans to naval sonar signals in Norwegian waters - 3S-2011 cruise report

Abstract

Marine mammals are sensitive to sound in their environment and there is a continuing need to quantify the sensitivity of the animals to behavioural disturbance, and determine how potential behavioural changes may affect biologically significant activities, in order to regulate the use of powerful anthropogenic sound sources and design procedures to mitigate impacts. The 3S2 -study will produce quantitative information on how cetaceans react to sonar and relevant control sounds. This report summarizes the achievements, activities and data collection of an international research trial conducted in Norwegian arctic waters in June 2011 as part of this project. The overall objectives of the trial were to establish a new modus operandi for the 3S-group with our new target species (Minke whales, Northern Bottlenose whales and Humpback whales) in our new field site (Norwegian arctic waters), and to start conducting experiments to investigate behavioural responses of target species to naval sonar signals, including studies of the effectiveness of Ramp-up, sensitization or habituation.

During the 3S-2011 research trial a total of 544 sightings of 1694 individual marine mammals were recorded. We deployed 19 DTAGs, 15 to Humpbacks and 4 to Minke whales, and one CTAG to a Minke whale. These tags recorded a total of more than 145 hours of data. We conducted 3 full Ramp-up experiments on Humpbacks, including collection of pre-exposure baseline data, sonar exposure, and positive- (killer whale playbacks) and negative control experiments (silent approaches). In addition, we have conducted two additional experiments on Humpback whales with baseline data collection and silent approaches only. One single Dose-escalation experiment was conducted on a Minke whale, which included collection of pre-exposure baseline data, silent approach, sonar exposure and playback of broadband noise.

All main elements of our cruise plan have been successfully tested, except tagging and exposing Bottlenose whales. We found and successfully tracked all target species, including acoustic detection and tracking of Bottlenose whales. Baleen whales were found in large numbers, both the target species (Minkes and Humpbacks) and other baleen whales (Blue whale and Fin whales). We have also established the Isfjord Channel as a suitable site where we can work with baleen whales close to the Spitbergen coast and with some protection from the weather. We have gained a lot of experience tagging all target species, and except for the Bottlenose whales, we have also successfully tagged them. We have successfully conducted several Ramp-up experiments and a Dose-escalation experiment according to the established protocols, and using a tag boat (MOBHUS) as the tracker platform. The 3S-11 trial is the first trial in a series of 3 yearly trials. Even though we had exceptionally good weather this year, we did not conduct more than 4 complete sonar exposure experiments. However, we have gained a lot of experience with the new field site, new experimental procedures and new species. Thus, we have established a new modus operandi, and should be able to make necessary adjustments to be even more efficient in collecting data in the coming trials in 2012 and 2013.

Sjøpattedyr er følsomme for lyd i deres miljø, og for å kunne regulere bruken av intense akustiske kilder er det et behov for å kvantifisere hvordan menneskeskapt lyd påvirker deres atferd og hvilken biologisk relevans en slik påvirkning har. 3S2 -prosjektet har som målsetning å generere kvantitativ informasjon om hvordan hval reagerer på militære sonarpulser og relevante kontroll-lyder. Denne rapporten oppsummerer aktivitetene, data innsamlingen og utfallet fra et internasjonalt forskningstokt som ble gjennomført som en del av dette prosjektet med FFIs forskningsfartøy HU Sverdrup II i norske arktiske farvann i juni 2011. Målsetningen med 3S-11 toktet har vært å etablere en ny modus operandii for 3S-gruppen med nye arter (vågehval, knølhval og nebbhval) og områder (Barentshavet), samt gjennomføre eksperimenter for å undersøke atferdseffekter av militære sonarer inkludert effekten av Ramp-up, sensitivering og habituering. Resultatene vil kunne brukes som grunnlag for retningslinjer for sonaroperasjoner. Rapporten inneholder også en rekke vedlegg som detaljerer de eksperimentelle prosedyrene og forklarer bakgrunnen for disse.

Under 3S-11 toktet har vi gjort 544 observasjoner av til sammen 1694 individer av sjøpattedyr i området mellom Bjørnøya og Spitsbergen. Vi har satt på 19 DTAG’er (sensorpakker); 15 på knølhval og 4 på vågehval, i tillegg til en CTAG på en vågehval. Disse sensorpakkene har registrert til sammen 145 timer med data. Vi har utført 3 fulle Ramp-up-eksperimenter på knølhval, inkludert registrering av atferd før under og etter sonareksponering, samt under eksponering til spekkhoggerlyder som spilles til dyrene under kontrollforsøk. I tillegg har vi gjennomført to eksperimenter på knølhval som bare inkluderte registrering av normalatferd og kontrollforsøk. Ett dose-eskaleringseksperiment ble også gjennomført på en vågehval. Dette eksperimentet inkluderte registrering av atferd før under og etter sonareksponering samt under eksponering til et bredbånds støysignal.

Alle elementer av toktplanen ble testet, og med unntak av merking av nebbhval fungerte alle prosedyrer tilfredsstillende. Vi fant og sporet alle målarter, inkludert akustisk sporing av nebbhval med tauet antenne. Bardehvaler ble observert i stort antall, både målartene vågehval og knølhval samt andre bardehvaler som blåhval og finnhval. Vi har etablert Isfjordrenna vest av Spitsbergen som et gunstig område å jobbe i under fremtidige tokt, fordi vi finner mye dyr og litt beskyttelse mot været. Vi har høstet gode erfaringer med merking av målartene og med unntak av nebbhvalen har vi også med suksess merket dem. Vi har gjennomført eksperimenter i tråd med planer og protokoller, inkludert sporing av hvalene fra lettbåt. 3S-11 er det første planlagte toktet i en serie på 3 årlige tokt. Vi har hatt eksepsjonelt godt vær i år, men har likevel ikke gjennomført mer enn 4 fulle eksperimenter med sonareksponering. Vi er likevel godt fornøyd med årets tokt fordi den erfaring vi har høstet med nye arter og områder vil gjøre oss i stand til å gjøre nødvendige korreksjoner for å øke utbytte av fremtidige tokt planlagt i 2012 og 2013.