Aarhus University Seal / Aarhus Universitets segl

Nr. 109: Akustisk moniteringsstudie i Baffin Bay 2012

Wisniewska, D.M., Kyhn, L.A., Tougaard, J., Simon, M., Lin, Y.-T., Newhall, A., Beedholm, K., Lynch, J. & Madsen, P.T. 2014. Propagation of airgun pulses in Baffin Bay 2012. Aarhus University, DCE – Danish Centre for Environment and Energy, 150 pp. Scientific Report from DCE – Danish Centre for Environment and Energy No. 109 http://dce2.au.dk/pub/SR109.pdf

Sammenfatning

Grønland åbnede for olieefterforskning af Baffinbugten i 2006 og siden har der været en stribe seismiske undersøgelser for at kortlægge undergrundens olie- og gasforekomster. I sommeren 2012 var der planlagt fire samtidige seismiske undersøgelsestogter og tolv shallow core prøveboringer i Baffinbugten i nordvest Grønland. I grønlandske farvande er det et krav, at der laves en vurdering af virkninger på miljøet (en såkaldt VVM-redegørelse), inden der gives tilladelse til udførelse af seismiske undersøgelsestogter, da de anvendte airguns støjer kraftigt. Heri er det påkrævet, at firmaet modellerer den forventede støjpåvirkning til havmiljøet, samt at alle firmaer i samme område (her Baffinbugten) modellerer den samlede kumulative støjpåvirkning af alle samtidige aktiviteter og præsenterer resultaterne i deres VVM-redegørelse. Dette er påkrævet for at kunne vurdere potentielle effekter på dyreliv i havet, inden der gives tilladelse til de ansøgte projekter. Pålideligheden af de anvendte modeller er uhyre vigtig, da de bruges til at forudsige støjniveauerne på forskellige afstande af et seismisk survey, og til at forudsige effekter på marine organismer. En seismisk undersøgelse i vand foregår ved, at der sendes trykbølger af lyd mod havbunden fra en luftkanon (en såkaldt airgun). Støjniveauet kan derfor ultimativt være afgørende for om et projekt anses for sikkert at gennemføre. Imidlertid er en af de vigtige faktorer i denne type modellering netop den akustiske udbredelse af airgunstøj og denne faktor er dårligt kendt.

På denne baggrund blev dette projekt til som et storskala akustisk moniteringsstudie med henblik på at kvantificere lydudbredelsen fra de fire planlagte seismiske undersøgelsestogter.  Endvidere skulle de akustiske målinger bruges til at undersøge om de i VVM’erne anvendte modeller var præcise nok. De indsamlede miljødata som salinitet, temperatur og dybde skulle desuden anvendes i en avanceret lydudbredelsesmodel udviklet af Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI) for at øge dennes præcision, og de indsamlede akustiske data skulle bruges til at validere de i modellen fundne lydniveauer.

Moniteringen blev udført ved at udsætte 21 akustiske dataloggere på syv målestationer i Baffinbugten fordelt med tre dybder pr. station. På hver målestation var der endvidere temperatur- og salinitetsdataloggere fordelt over dybden, og der blev lavet CTD-målinger (konduktivitet, temperatur, dybde) i forbindelse med udsætning og optagning af stationerne for at indsamle aktuelle miljødata til modelleringen. Herudover blev der lavet akustiske optagelser tæt på et af de seismiske airgunarrays på afstande af 0,5, 1, 2, 4 og 8 sømil for at dokumentere den akustiske signatur tættere på skibet. Data fra dette studie blev suppleret med data indsamlet af JASCO Applied Sciences for Shell før, under og efter det seismiske undersøgelsesprogram. Disse data består af akustiske data indsamlet med udsatte dataloggere og CTD data indsamlet på en stribe positioner i Baffinbugten. Begge datatyper blev også brugt til at forfine og validere den avancerede model fra WHOI.

Projektet lykkedes, og i alt nitten af de enogtyve dataloggere kunne indsamles efter det seismiske program i 2012. CTD målinger blev lavet på alle stationer to gange i løbet af sæsonen. Det mest direkte støjbidrag fra de seismiske undersøgelser til Baffin- og Melvillebugten var en serie abrupte forøgelser af baggrundsstøjen, med de enkelte trin svarende til påbegyndelsen af hvert af de fire seismiske undersøgelsestogter. På minutbasis steg lydeksponeringsniveauet (fra engelsk forkortet SEL) nogle gange så meget som 70 dB i forhold til baggrundsstøjsniveauet på ca. 120 dB re. 1 µPa2s før det seismiske undersøgelsestogt, og generelt var lydeksponeringsniveauet mindst 20 dB højere end det baggrundsstøjsniveau, der kunne måles før togterne. Det kumulative lydeksponeringsniveau over et døgn (cSEL) steg fra ca. 153 dB re µPa2s til omkring 170-180 dB re µPa2s og nogen gange op til 189 dB re µPa2s.

Det var endvidere tydeligt, at baggrundsstøjsniveauet under et seismisk undersøgelsestogt er konstant forhøjet, idet påvirkningen fra en enkelt airgunpuls ikke når at aftage helt til baggrundsstøjsniveauet inden den næste puls ankommer. Med flere samtidige seismiske undersøgelser i samme område betyder det, at adskillige airgunpulser konstant er synlige/hørbare med forskellig styrke. Denne generelle forøgelse af baggrundsstøjen betyder, at airgunstøjen kan maskere andre lyde med frekvensindhold mellem 1 og 10 kHz, vigtigst af alt lyde, der kan have betydning for dyr i området, særligt tæt på airgunarrayet.

Karakteristikken af det ene airgunarray viste, at de optagede airgunpulser havde et energiniveau signifikant over baggrundsstøjsniveauet, muligvis helt op til 50 kHz på korte afstande. Dette resultat understreger nødvendigheden af at inkludere højere frekvenser (>10 kHz) i konsekvensberegninger af effekter af airgunstøj på havpattedyr, tandhvaler i særdeleshed.

Den vertikale udbredelse af den almindeligt forekommende lydkanal med lave lydhastigheder, der findes nær overfladen i arktiske farvande, var større end forudset. De lavere lydhastigheder skyldes, at koldt overfladevand med relativ lav saltholdighed giver en afbøjning af lyden mod overfladen, og der bliver derfor en koncentration af lyden nær overfladen. Derfor blev de højeste støjniveauer også i langt de fleste tilfælde optaget på de øverste dataloggere, som lå tættest på lav-lydhastighedskanalen. Dette er også den dybde, havpattedyr bruger meget tid i til at trække vejret og socialisere. Der var enkelte undtagelser, hvor det højeste støjniveau blev optaget på en af de dybere dataloggere, hvilket kan skyldes såkaldte konvergenszoner, hvor reflekterede kopier af en lyd overlapper og dermed kan forårsage højere lydtryk end den direkte ankomne lyd alene. Denne effekt er vigtig at inkludere i konsekvensberegninger og beregner påvirkningszoner i forhold til havpattedyr i forbindelse med VVM-redegørelser.

De målte støjniveauer faldt inden for de støjniveauer JASCO havde modelleret sig frem til i industriens VVM-redegørelser. Der var dog undtagelser. For eksempel forårsagede den af WHOI modellen beskrevne nord-syd løbende lydkanal med lave lydhastigheder forhøjede støjniveauer nord for kanalen, som blev bekræftet af vores målinger, men ikke påvist i VVM-modelleringen. Kanalen blev ikke påvist af VVM-modelleringen, sandsynligvis på grund af kvaliteten af de miljødata der var tilgængelige for modellen, og som generelt er mangelfulde for området, og på grund af det begrænsede antal stationer der blev medtaget i modellen.

Resultaterne fra dette studie ser dog ud til at understøtte validiteten af forhåndsmodellering til VVM’er. Endvidere viser studiet, at det kan være muligt, selv med mindre end ideelle inputdata, at forudsige støjniveauer fra flere samtidige seismiske undersøgelser med tilstrækkelig nøjagtighed til at vurdere potentielle effekter på havpattedyr.