Modelling and study of seismic airgun generated wave-field related to zooplankton survival

Abstract

Det er gjort flere studier om virkningen av menneskeskapt støy på marint liv, men de fleste omhandler virveldyr og større marine dyr. Innvirkningen på mindre livsformer som zooplankton har ikke blitt forsket på i like stor grad. Dette er likevel viktig siden zooplankton har en nøkkelrolle i marine økosystem. Motivasjonen for prosjektet denne avhandlingen er en del av er to studier som omhandler dødelighet hos zooplankton some følge av menneskeskapt støy. Den første viste at zooplankton døde 1.2 km unna et skudd fra en luftkanon, mens den andre viste ingen signifikant dødelighet 20 m unna. Dette er veldig sprikende resultat. Målet i denne avhandlingen er å modellere det akustiske feltet rundt en luftkanon eller flere luftkanoner, og relatere dette til hva zooplankton tåler å utsettes for. Målte data fra to undersøkelser er tilgjengelige, og modellen forsøker å gjenskape disse dataene. Ved å sammenligne med målte data, ble nøyaktigheten til modellen undersøkes. Noen egenskaper ved det akustiske feltet ble brukt for å sammenligne modellen med målte data. Mulige effekter på zooplankton inkluderer hurtig trykkendring, i tillegg til eksponering for høye frekvenser. Modellen vil bidra til å bedre kunne evaluere evaluere hvordan bruk av luftkanoner kan ha negative virkninger på zooplankton, og på hvilke avstander fra en eller flere luftkanoner skader og dødelighet oppstår.

There have been many studies on the impact of anthropogenic noise on marine life, but they have mostly been done on vertebrates and larger marine animals. The impact on smaller lifeforms such as zooplankton has not been researched to the same degree. However, this is of great importance because zooplankton are vital to marine ecosystems. Two surveys on zooplankton mortality from anthropogenic noise gives motivation for the project this thesis is part of. The first showed that zooplankton died 1.2 km away from an airgun blast, while the other showed no significant mortality 20 m away. These are diverging results. In this thesis the aim is to model the acoustic wave-field from an airgun or an array of airguns and use it to shed light on what zooplankton can or cannot survive. Measured data from two surveys are available and the model attempts to replicate the measured data. By comparing with the measured data, the accuracy of the model was assessed. Some properties of the wave-field were used to compare the model with the measured data. Proposed effects on zooplankton include potential damage from rapid pressure changes, in addition to exposure to high frequencies. The model will help evaluate how use of airguns could be harmful to zooplankton, and at which distances from an airgun or airgun array this will occur.