Behavioural responses of cetaceans to naval sonar signals – the 3S-2013 cruise report

Abstract

The 3S-projects is an international collaborative effort with the aim to investigate behavioral reactions of cetaceans to naval sonar signals, in order to establish safety limits for sonar operations. This report summarizes the achievements, activities and data collection of the 3S-2013 research trial conducted in Norwegian waters. The overall objectives of the trial were to do sonar dose escalation experiments on northern bottlenose whales and minke whales to investigate the threshold and severity of behavioral responses. The trial took place partly in Lofoten, but mainly in the waters around Jan Mayen from mid June to mid July 2013 using the FFI research vessel HU Sverdrup II. During the trial a total of 383 sightings of 990 individual marine mammals were recorded, including 220 bottlenose whale and 91 minke whale sightings. During previous trials we have struggled to tag minke whales with acoustic and motion sensor DTAGs, used very successfully with other species, and therefore a lot of effort was invested in improving tagging techniques prior to this trial. We were very close many times, but we did not manage to tag any minke whales. Given our effort and lack of success, we conclude that with this species smaller tags which can be launched at longer distances should be used to improve the tagging success rate, even if this means using simpler sensor equipment on the tag which reduces the quality of the data. Bottlenose whales are extreme deep divers which are difficult to tag and track over time. We successfully combined visual tracking of the animals at the surface with acoustic tracking under water using the sophisticated Delphinus towed hydrophone array system developed by TNO. The ship sailed in a 1nmi by 1nmi box pattern, trying to keep the focal group inside the box. We conducted 48 focal follows of bottlenose whales using this technique, with a combined duration of 91 hours. We tagged 1 animal in a group of 4 using the ARTS remote tagging system. We successfully conducted a sonar exposure experiment on this group, and the results indicate that bottlenose whales are sensitive to sonar and respond in a way which is consistent with the responses reported for other species of beaked whales. We knew that the task of this trial was very difficult. Despite our hard work and continuous effort to collect data, we did not manage to do more than 1 experiment. However, the single successful experiment conducted is the first one on this species and the first one on any beaked whales far from a naval training range. We therefore believe that what we did achieve will be a very important result. This trial was the last of the planned 3S trials which includes naval sonar exposures. During the three 3S-2 trials conducted (3S-2011, 3S-2012 and 3S-2013) we tagged and experimented with 1 minke whale, 1 bottlenose whales and 27 humpback whales. The combined dataset collected therefore implies that overall the project has been successful, but collecting more data for minke and bottlenose whales should be a priority for future studies.

3S-prosjektet er et internasjonalt prosjekt med den målsetting å undersøke hvordan hval reagerer på marinens sonarer. Hensikten er å bruke denne kunnskapen til å etablere retningslinjer for bruk av sonar som reduserer risikoen for negative miljøeffekter. Denne raporten oppsummerer resultatene fra 3S-2013 toktet i Norske farvann. Toktetes overordnede målsetning var å gjennomføre dose-eskaleringsforsøk på nebbhval og vågeval for å undesøke hvordan de reagerer og ved hvilke terskel slike responser eventuelt oppstår.Toktet ble gjennomført delvis i Lofoten, men først og fremst i havområdene rundt Jan Mayen fra midten av juni til midten av juli 2013 ved bruk av FFIs forskningsfartøy HU Sverdrup II. Under toktet gjorde vi 383 registreringer av tilsammen 990 sjøpattedyr, inkludert 220 nebbhval og 91 vågehval. Under tidligere tokt har vi hatt problemer med å få festet DTAG-sensorpakken som inneholder både akustisk og bevegelsessensorer på vågehval, og vi har derfor i forkant av årets tokt jobbet systematisk for å forbedre merketeknikken. Vi greide likevel ikke å merke noen vågevhal på dette toktet selv om vi var svært nære ved flere anledninger. Vår konklusjon er at for å opnå en akseptabel merkesuksessrate med denne arten trenger man mindre og lettere merker som kan skytes presist på lengre avstander. Dette vil sansynligvis innebære at man må bruke en enklere sensorutrustning. Nebbhval (bottlenose) er spesialiserte dypdykkere som også er vanskelige å merke og spore over tid. Vi brukte en kombinasjon av visuelle sporing av dyret på overflaten og akustisk sporing under vann ved hjelp av en tauet antenne (Delphinus) som er utviklet av TNO. Sverdrup seilte i et 1*1nmi boksemønster, hvor man hele tiden forsøkte å holde dyrene inni boksen. Dette krevde god koordinering men fungerte veldig bra. Vi sporet 48 grupper med denne teknikken i tilsammen 91 timer. Vi merket 1 nebbhval i en gruppe på 4 ved hjelp av ARTS-systemet og gjenomførte en sonareksponering. Resultatet fra dette eksperimentete viser at den norske nebbhvalen er like følsom for sonar som andre arter av nebbhval andre steder i verden. Vi viste at målsetningene ved dette toktet ville bli vanskelige å oppnå fordi de to målartene er vanskelige å jobbe med. Til tross for iherdig innsats klarte vi bare å gjennomføre ett eksperiment. Dette er skuffende, men dette eksperimentet er det første som er gjennomført på denne arten og det første som er gjennomført utenfor et sonar-treningsfelt på noen nebbhval. Vi tror derfor at det vi faktisk greide å få til vil gi oss et viktig resultat. Dette toktet er det siste planlagte toktet i prosjektet. I løpet av de tre toktene med sonareksponering som er gjennomført som en del av 3S-2-prosjektet (3S-2011, 3S-2012 og 3S-2013) har vi merket og eksponert 1 vågehval, 1 nebbhval og 27 knøhval. Selv om det kombinerte datasettet er litt ubalansert regnes derfor prosjektet totalsett som en suksess. Mer data på nebbhval og vågehval er derimot viktig da disse artene ut fra de enkelt-eksperimentene vi har gjort ser ut til å være spesielt sensitive.