Modeling Effectiveness of Gradual Increases in Source Level to Mitigate Effects of Sonar on Marine Mammals

Authors


Abstract

Ramp-up or soft-start procedures (i.e., gradual increase in the source level) are used to mitigate the effect of sonar sound on marine mammals, although no one to date has tested whether ramp-up procedures are effective at reducing the effect of sound on marine mammals. We investigated the effectiveness of ramp-up procedures in reducing the area within which changes in hearing thresholds can occur. We modeled the level of sound killer whales (Orcinus orca) were exposed to from a generic sonar operation preceded by different ramp-up schemes. In our model, ramp-up procedures reduced the risk of killer whales receiving sounds of sufficient intensity to affect their hearing. The effectiveness of the ramp-up procedure depended strongly on the assumed response threshold and differed with ramp-up duration, although extending the duration of the ramp up beyond 5 min did not add much to its predicted mitigating effect. The main factors that limited effectiveness of ramp up in a typical antisubmarine warfare scenario were high source level, rapid moving sonar source, and long silences between consecutive sonar transmissions. Our exposure modeling approach can be used to evaluate and optimize mitigation procedures.

Modelado de la Efectividad de los Incrementos Graduales en el Nivel de la Fuente para Mitigar Efectos de Sonar sobre Mamíferos Marinos

Resumen

Los procedimientos de incremento gradual o de arranque suave (es decir, incremento gradual en el nivel de la fuente) se utilizan para mitigar el efecto del sonido de sonar sobre mamíferos marinos, aunque hasta la fecha nadie ha probado si los procedimientos de incremento gradual reducen con efectividad el efecto del sonido sobre mamíferos marinos. Investigamos la efectividad del incremento gradual en reducir la superficie dentro de la cual se podrían producir cambios en el umbral auditivo. Modelamos el nivel sonoro al que estuvieron expuestas ballenas asesinas (Orcinus orca) por la operación de un sonar genérico precedida por diferentes esquemas de incremento gradual. En nuestro modelo, los procedimientos de incremento gradual redujeron el riesgo de que las ballenas asesinas recibiesen sonidos de intensidad suficiente para que afectase su audición. La efectividad del procedimiento de incremento gradual dependió estrechamente del umbral de respuesta supuesto y varió según la duración del procedimiento, aunque aumentar esta duración hasta más de 5 minutos no añadió mucho al efecto mitigante pronosticado. Los factores principales que limitaron la efectividad del incremento gradual, en un escenario de guerra antisubmarina, fueron el nivel de la fuente, el movimiento rápido de la fuente y los silencios prolongados entre transmisiones consecutivas del sonar. Nuestro método de modelado de la exposición puede ser utilizado para evaluar y optimizar procedimientos de mitigación.

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