科学家如何测量萨马纳湾观鲸船的水下噪音？

多米尼加共和国的萨马纳湾吸引了座头鲸的季节性繁殖迁徙。 它还欢迎观鲸船载着希望观察这些非凡海洋哺乳动物的游客。

虽然船只在水面上很容易看到，但它们的声音可以在水下传播，成为海洋动物所经历的声学环境的一部分。 了解这种声音很重要，因为鲸鱼依靠声学信号进行交流和生活的其他方面。

但是科学家如何测量萨马纳湾观鲸船的水下噪音？

研究人员使用称为水听器的专用水下麦克风、校准的录音设备、声学分析软件和精心规划的采样方法。 这些工具帮助他们测量声级，识别与船只活动相关的模式，并将船只噪音与海洋中自然存在的声音进行比较。

以下方法描述了如何进行水下噪音研究。 只有在得到当地实际测量结果支持的情况下，才应报告山美纳湾的具体声级或影响。

1. 什么是水下噪声？

水下噪声是指不需要的或与特定调查相关的声音。 它可以源自自然来源，包括波浪、降雨、海洋动物和海洋内的物理过程。

人类活动也会产生声音。 机动船舶会因发动机、螺旋桨和船体周围的水流产生噪音。

船舶产生的声音取决于多种因素，包括发动机类型、速度、螺旋桨设计、船舶尺寸、维护和操作条件。

科学家研究水下噪声，以了解这些不同来源如何影响整体声学环境。

区分可测量的声音和必然造成伤害的声音非常重要。 评估生物效应需要有关声音、动物暴露和动物反应的附加信息。

2. 使用水听器记录船噪声

水听器是一种水下传感器，旨在检测水中的声压变化。 它的作用类似于空气中的麦克风，尽管水声设备必须针对水的特性进行设计。

研究人员可以从研究船上部署水听器，将它们连接到合适的监测系统，或将它们放置在选定的位置以延长记录时间。

当观鲸船经过附近时，水听器会记录到达其位置的声音。

然后可以检查录音以确定船舶噪声何时发生以及遭遇期间声学环境如何变化。

水听器的放置很重要。 靠近船只的传感器可能会记录到与较远或其他深度的传感器不同的声级。

因此，研究人员记录设备位置、深度、记录设置和相关部署条件。

3. 测量声音之前校准设备

可靠的声音测量需要正确校准设备。

校准有助于研究人员建立水听器的电输出与到达传感器的水下声压之间的关系。

科学家还检查记录系统、灵敏度设置、频率响应和其他可能影响测量的设备特性。

如果没有适当的校准，录音可能有助于识别声音的相对变化，但可能不支持可靠的绝对变化 声压测量。

研究人员应记录他们的设备和测量程序，以便其他科学家能够了解如何获得结果。

在比较不同日期或使用不同仪器收集的测量结果时，这种质量控制过程尤其重要。

4. 测量水下声级

研究人员通常使用分贝标度来测量水下声压。

水下声压级通常以相对于 1 微帕 (μPa) 参考压力的分贝表示。 此水下参考与空气中声音测量所使用的参考不同，因此在没有适当背景的情况下，无法直接比较水下和空气中的分贝值。

科学家可能会根据他们的研究问题计算不同的声音指标。

例如，他们可能会检查指定时间段内的平均声压级、峰值水平或指定持续时间的声音暴露。

频率也很重要。 一段录音可能包含不同频率下不同量的声能，单个总数可能无法描述完整的声学环境。

因此，研究人员选择与研究目的相匹配的测量值，并清楚地说明单位、参考压力、频率范围和平均周期。

5. 区分船只噪音和自然海洋声音

海洋从来都不是完全安静的。 风、海浪、降雨和生物声音都会对声学背景产生影响。

当船只经过水听器时，其声音可能与这些自然声源重叠。 研究人员在将记录的变化归因于船只活动之前需要考虑背景环境。

一种方法是在可比较的条件下收集附近有和没有附近船只期间的测量结果。

研究人员还可以将声学记录与船只位置和操作信息（如果有）进行比较。

这有助于他们调查特定的声音模式是否与船只的运动一致。

但是，分离声源并不总是那么简单。 多艘船只、不断变化的天气和其他声源可能会重叠，因此某些录音可能仍然难以解释。

6。 使用频谱图检查声音频率

水下录音包含有关声音如何随时间和频率变化的信息。

科学家可以使用声学分析软件创建频谱图，这是一种显示声音能量随时间变化的频率分布的视觉表示。

频谱图可以帮助研究人员识别与特定船舶操作或其他声源相关的重复模式。

例如，发动机操作的变化可能会产生不同的声学模式，具体取决于 研究人员还可以调查生物声音是否出现在同一录音中，尽管区分重叠来源可能需要额外的分析。声谱图是一种分析工具，而不是每个声音来源的明确证据。 解释取决于录音的质量、支持信息以及声音本身的特征。

7. 测量噪声如何随距离变化

在船只附近记录的声级可能与在远处测量的声级不同。

研究人员可以通过在多个距离记录声音或将声学测量与仔细记录的船只位置相结合来研究这种关系。

所得数据可以帮助估计在测量条件下整个研究区域的声级如何变化。

但是，水下声音并不总是以简单、可预测的方式随着距离而减弱。 水深、海底特性、反射、与温度相关的声速变化和其他因素都会影响声音的传播方式。

因此，科学家应避免假设固定距离始终对应于特定声级。

可靠的估计需要适当的测量或具有明确假设的适当声学模型。

8. 比较不同类型的观鲸船

不同的船只可以产生不同的水下声音模式。

研究人员可以通过记录其特征、运行速度、位置和记录条件下的声输出来比较船只。

潜在的比较变量包括发动机配置、螺旋桨设计、船只尺寸以及船只是否加速、巡航或空转。

结果可以帮助确定哪些船只特征与特定的声学模式相关。

尽管如此，研究人员必须避免 假设所有相同尺寸或类型的船只产生相同的噪音。 维护、装载、海况和操作实践都会影响结果。

精心设计的比较尽可能控制相关变量，并在条件不同时报告不确定性。

9. 研究观鲸活动期间的噪音

为了了解观鲸期间的声环境，科学家可以将水下录音与船只活动记录结合起来。

有用的支持信息可能包括存在的船只数量、它们与传感器的距离、它们的移动情况以及每次遭遇的持续时间。

研究人员可以比较不同时期船只活动水平的记录，以调查声音环境如何变化。

如果研究还包括 通过对鲸鱼的观察，科学家可以检查记录的声音条件是否与鲸鱼行为的变化相符。

然而，证明生物效应需要的不仅仅是测量噪音或同时观察鲸鱼。 研究人员需要一个合适的研究设计，考虑其他解释和他们观察的局限性。

10。 了解为什么水下噪声对座头鲸很重要

座头鲸发出的声音对其声音交流非常重要，尤其是在繁殖季节。

人类产生的噪声可能与鲸鱼使用的某些频率重叠，或者可能改变声音传播的声学条件。

任何影响的程度取决于噪声的频率、级别、持续时间、与动物的距离以及周围的声学环境 环境。

水下噪声的可能影响是海洋哺乳动物研究的一个活跃主题。 测量萨美纳湾的声音可以帮助研究人员描述当地条件，但仅通过声音测量无法确定对座头鲸的实际影响。

科学家需要适当的生物学证据来评估有关交流、行为和潜在干扰的问题。

11. 声学监测如何支持保护

水下声音测量可以帮助研究人员建立声学环境的基线，并确定与船舶相关的噪声较大的时段或位置。

如果重复测量显示出一致的模式，这些发现可能有助于为未来的监测和负责任的船舶管理实践提供信息。

潜在的措施可能包括遵循适用的船舶规则，与鲸鱼保持所需的距离，避免不必要的发动机活动，并在适当的情况下考虑更安静的操作实践。

决策应基于当地法规、相关科学证据和 观鲸作业的实际条件。

重要的是，收集声学数据并不自动意味着某个位置过于嘈杂或鲸鱼受到伤害。 监测的目的是建立可以支持明智决策的证据。

常见问题

科学家如何记录水下船只噪音？

他们使用连接到记录系统的水听器来捕获水下声音。 校准设备和记录的测量程序使研究人员能够分析声级和频率模式。

用于测量水下声音的单位是什么？

水下声压级通常以相对于 1 微帕 (μPa) 的分贝表示。 报告结果时应始终说明参考压力和测量方法。

科学家可以区分船只噪音和鲸鱼声音吗？

他们通常可以使用频谱图、记录背景、船只信息和已知的声学模式来调查不同的来源。 然而，重叠的声音可能会使一些录音难以自信地分类。

声音较大的船总是对鲸鱼产生更大的影响吗？

不一定。 潜在的生物效应取决于频率、持续时间、距离、暴露程度和鲸鱼的环境等因素。 仅靠声音测量并不能确定影响的严重程度。

是否在萨美纳湾的特定水平上测量了水下船只噪音？

只有在得到适当研究记录的测量结果支持的情况下，才应说明当地的具体水平。 一般声学方法不应作为山美纳湾特定发现的证据。

结论

科学家使用水听器、校准记录系统、声级分析、声谱图和有关船只运动的信息测量山美纳湾赏鲸船的水下噪声。

这些方法帮助研究人员区分与船只相关的声音和更广泛的海洋声景，并研究水下噪声如何随距离、船只活动和环境变化。 条件。

与适当的生物观测相结合，声学监测有助于更好地了解座头鲸所经历的环境，并支持基于证据的、负责任的观鲸实践。