Mouy X, Austin M, Wladichuk J, Yurk H. · PloS one · 2025

Modeling the detection range of pulsed calls from resident killer whale in nearshore waters of British Columbia, Canada.

Resumo em português

O monitoramento acústico passivo (PAM) utilizando estações de escuta subaquáticas é amplamente empregado para avaliar a presença e os movimentos de mamíferos marinhos. A interpretação precisa dos dados de PAM requer conhecimento das faixas de detecção das vocalizações, que variam espacial e temporalmente conforme os níveis de som ambiente e as condições de propagação sonora. Este estudo apresenta uma estrutura de Monte Carlo para estimar as probabilidades de detecção de chamados em função da distância, incorporando a variabilidade nos níveis de fonte dependentes da frequência, nos níveis de som ambiente e nas profundidades dos emissores. Essa metodologia foi aplicada a estações de escuta subaquáticas implantadas pela Fisheries and Oceans Canada no Mar de Salish para monitorar as populações ameaçadas de Whale Killer Southern Resident (Orcinus orca ater) e Whale Killer Northern Resident. A abordagem integra medições in situ do som ambiente e perdas por propagação modeladas para considerar a variabilidade nos níveis de fonte e nas profundidades das vocalizações. Para refletir a detectabilidade dependente da frequência por um detector automatizado, a análise foi realizada de forma independente em bandas de frequência consecutivas de 300 Hz. As faixas médias estimadas de detecção para chamados pulsados da Whale Killer Southern Resident variaram de 650 m nas piores condições (altos níveis de ruído ambiente, baixo nível de fonte, alta perda por propagação) até 7,9 km nas melhores condições (baixos níveis de ruído ambiente, alto nível de fonte, baixa perda por propagação). As faixas máximas de detecção foram geralmente maiores no verão do que no inverno, principalmente devido aos níveis mais altos de ruído ambiente no inverno associados ao aumento da atividade climática. Chamados da Whale Killer Northern Resident foram detectáveis em distâncias menores do que os das Southern Residents, refletindo seus níveis de fonte inferiores e componentes de baixa frequência mais fracos. A análise de sensibilidade mostrou que a distribuição de frequência dos níveis de fonte foi o principal fator que influenciou as estimativas das faixas de detecção, enquanto as alterações sazonais nas perdas por propagação tiveram impacto relativamente limitado. Embora desenvolvida para as baleias de barbatanas residentes, essa abordagem pode ser adaptada para outras espécies vocais a fim de quantificar probabilidades específicas da faixa de detecção, orientar a colocação ótima de hidrofones para maximizar a cobertura em ambientes ruidosos (com aplicação em estratégias de mitigação de impacto do ruído) e fornecer insumos necessários para modelos de estimativa de densidade acústica passiva.

Resumo original em inglês

Passive acoustic monitoring (PAM) using underwater listening stations is widely employed to assess the presence and movements of marine mammals. Accurate interpretation of PAM data requires knowledge of vocalization detection ranges, which vary spatially and temporally with ambient sound levels and sound propagation conditions. This study presents a Monte Carlo framework for estimating call detection probabilities as a function of distance incorporating variability in frequency dependent source levels, ambient sound levels and caller depths. This methodology was applied to underwater listening stations deployed by Fisheries and Oceans Canada in the Salish Sea to monitor endangered Southern and threatened Northern Resident Killer Whales (Orcinus orca ater). The approach integrates in situ ambient sound measurements and modeled propagation losses to account for variability in source levels and vocalizing depths. To reflect frequency-dependent detectability by an automated detector, the analysis was performed independently across consecutive 300 Hz frequency bands. Median estimated detection ranges for Southern Resident Killer Whale pulsed calls varied from 650 m under the worst conditions (high ambient noise levels, low source level, high propagation loss) to 7.9 km under the best conditions (low ambient noise levels, high source level, low propagation loss). Maximum detection ranges were generally greater in summer than in winter, primarily due to higher ambient noise levels in winter associated with increased weather activity. Calls from Northern Resident Killer Whales were detectable at shorter ranges than those from Southern Residents, reflecting their lower source levels and weaker low-frequency components. Sensitivity analysis showed that the frequency distribution of source levels was the primary factor influencing detection range estimates, while seasonal changes in propagation loss had comparatively limited impact. Although developed for killer whales, this approach can be adapted to other vocal species to quantify species-specific detection range probabilities, guide optimal hydrophone placement to maximize coverage in noisy environments (with application to noise impact mitigation strategies), and provide needed inputs for passive acoustic density estimation models.

Espécies citadas

• Orcinus orca · orca
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  Nomes populares variam entre regiões e uma mesma palavra pode designar espécies diferentes. Confira sempre o nome científico: Orcinus orca.