LIDO

A l'écoute de l'environnement océanique profond (LIstening to the Deep Ocean environment)

INTRODUCTION

L'environnement marin est rempli de sons naturels et biologiques, bien qu’un nombre de plus en plus important de sources anthropiques contribuent au bruit général des océans. L’ampleur avec laquelle le son dans la mer impacte et affecte la vie marine est actuellement un sujet d'intérêt considérable tant pour la communauté scientifique que pour le grand public. L’intérêt scientifique vient d'un besoin d’améliorer la compréhension du rôle de la production sonore et de la réception sur le comportement, la physiologie et l'écologie des organismes marins. Les sons anthropiques, y compris les sons nécessaires pour étudier le milieu marin, peuvent interférer avec les sons naturels produits par des organismes marins. L'intérêt du grand public provient essentiellement de répercussions potentielles des bruits anthropiques sur les mammifères marins, compte tenu de la grande importance du son dans la vie de ces espèces. Pour les océanographes acousticiens, les sismologues marins et les explorateurs de minéraux, le son est le plus puissant outil de télédétection permettant de déterminer la structure géologique des fonds marins et de découvrir des réserves de pétrole et de gaz, situées en grande profondeur sous le fond marin. La société dans son ensemble a tiré de substantiels avantages intellectuels et pratiques de ces activités, y compris les sonars de cartographie et les technologies menant à la découverte de réserves de pétrole offshore. Les scientifiques et le public sont aussi très conscient que le son est un des principaux moyens par lesquels de nombreux organismes marins appréhendent leur environnement et que le son est également le principal moyen de communiquer, de naviguer et de se nourrir pour de nombreuses espèces de mammifères marins et de poissons. En effet, l'étude des sons provenant d'organismes marins donne un aperçu des aspects importants de leur biologie et permet de gérer l'environnement de l'écosystème marin. Parmi les autres sources de données, cette étude permet de mieux évaluer la dynamique des structures de la communauté en eaux profondes (à savoir la composition des espèces), l'influence d'un approvisionnement alimentaire variable, spatialement et temporellement ; les mouvements verticaux et latéraux des animaux en eaux profondes, notamment des espèces de cétacés comme le cachalot, les baleines à bec ou à fanons, ainsi que les dauphins ; l'importance de ces mouvements dans le transport des nutriments provenant d'animaux des fonds marins; l'influence temporelle et spatiale des perturbations naturelles sur les communautés en eau profonde, les effets anthropiques sur les communautés de cétacés en profondeur ; et le suivi et la surveillance sur le long terme des interactions entre les sources naturelles et artificielles de bruit.

OBJECTIFS

Certaines questions clés peuvent être considérés comme essentielles pour atteindre les objectifs d’ESONET, et pour évaluer les contributions humaines et naturelles à la pollution sonore des océans:

  • pour se concentrer sur un lieu grâce aux données ESONET NoE existantes sur les sources et le bruit produits par l’homme, dans les eaux européennes;
  • pour établir la relation entre les bruits générés par l’homme et les niveaux d'activité humaine;
  • pour établir un programme de surveillance à long terme du bruit océanique couvrant la bande de fréquence de 1 Hz à 100.000 Hz;
  • pour effectuer des recherches sur la distribution, les schémas de migration, les caractéristiques, l'identification et la classification des sons biologiques de la mer et des organismes, en particulier des espèces de Cétacés (cachalots, baleines à bec, baleines à fanons);
  • pour surveiller le bruit océanique sur le long terme dans des zones géographiques diverses en mettant l'accent sur les habitats des mammifères marins;
  • pour examiner l'impact de la pollution sonore sur les espèces non mammifères dans l'écosystème marin;
  • pour proposer un mandat à ESONET NoE afin de coordonner au niveau européen, la surveillance et la recherche en acoustique des océans et de ses effets de bruit sur l'écosystème marin.

La conception et la mise en œuvre de la recherche sur les effets et le contrôle des bruits créés par l’homme dans le milieu marin doit être une entreprise interdisciplinaire. Des contributions et des expertises sont nécessaires auprès d'experts en électronique sur le choix de la calibration de capteurs pour la surveillance de sources sonores naturelles, biologiques et anthropiques, physiciens de l'acoustique pour traiter des signaux/informations fournis par le NoE ESONET, de spécialistes en biologie marine pour identifier le comportement et la saisonnalité des espèces liés au son et des données à grande échelle, de psycho-acousticiens pour évaluer la sensibilité auditive des espèces et de statisticiens pour de la modélisation, l’analyse des données et leur présentation.

 

L'ARCHITECTURE DE GESTION DES DONNEES LIDO  

  

 

Serveur pour le streaming en temps-réel

Tâche: le serveur de streaming audio va choisir un canal à partir des données enregistrées, au taux d'échantillonnage original, les ré-échantillonner de manière adaptée à un streaming sur Internet, et les offrir aux visiteurs (avec un différé d’environ 20 minutes). Il devrait y avoir un moyen de limiter le nombre d'auditeurs, un contrôle peut être effectué sur le site Web hébergé au LAB, mais cela peut ne pas être nécessaire.

Serveur de pré-traitement

Tâche: recevoir les signaux audio bruts sur 4 voies, les données doivent être analysées (par exemple sur des segments de 30 secondes) et mis dans une des catégories suivantes :

  1. le bruit ambiant normal : jeter les données
  2. un bruit de bateau, un bruit ambiant inhabituel : conserver la voie 1, sous-échantillonner en fonction du contenu fréquentiel et l'envoyer au serveur de traitement
  3. des signaux de cétacés, conserver les 4 voies, sous-échantillonner en fonction du contenu fréquentiel et l'envoyer au serveur de traitement

Toutes les données qui sont envoyées au serveur de traitement sont également envoyées à une unité de stockage.

Unité de stockage temporaire

Tâche: accepter les données du serveur de pré-traitement et les stocker sur le disque. Ce serveur est prévu pour stocker un maximum d'1 semaine de données. À intervalles de temps fixes (éventuellement de nuit), les données seront transférées à l'unité de stockage permanent du LAB. La partie logicielle doit être en mesure de traiter des problèmes possibles de connexion, et de sélectionner automatiquement des données en attente qui doivent être transférées et de supprimer des données qui ont déjà été envoyées.

 Serveur d'analyse en temps-réel 

Tâche: les données seront analysées dans des blocs de, par exemple, 30 secondes; certaines tâches sur ce serveur peuvent être traitées en parallèle, et si le temps devient une contrainte, plusieurs de ces blocs peuvent être traités en parallèle, sur des machines différentes. Le logiciel doit être écrit pour gérer les flux de données et la parallélisation du traitement. Les résultats des analyses sont envoyés au LAB, le logiciel devra être en mesure de traiter des problèmes de connexion (temporairement stocker les résultats jusqu'à ce que la connexion soit à nouveau bonne).

Analyse :

  • estimation des niveaux de pression acoustique - SPL (séparée pour le bruit ambiant normal et les autres signaux trouvés)
  • identification et suivi des bateaux
  • identification et le suivi des cétacés
  • localisation et le suivi des signaux impulsionnels
 Serveur de traitement de données en temps différé, au sein du LAB 

Tâche: le serveur permettra de:

  • recevoir les résultats d'analyse de données en temps réel et les stocker dans une base de données,
  • télécharger les données intéressantes à partir de l'unité de stockage temporaire distante à des intervalles de temps fixes,
  • effectuer un post-traitement sur les données des segments plus larges, en temps différé. Par exemple, il va créer des résumés statistiques sur la navigation / l'activité de cétacés au cours de la journée / semaine / mois / etc.
 Unité de stockage permanent 

Tâche: stocker de façon permanente des données intéressantes et l’'analyse des résultats.

 Serveur Web 

Tâche: Donner des résultats d’analyse en temps-réel (avec 20 minutes de retard) avec un historique et une information générale sur le projet, le bruit, etc … aux visiteurs; éventuellement autoriser les visiteurs à se connecter au flux de données en temps réel, autoriser aux utilisateurs enregistrés de télécharger les données d’intérêt avec une bonne qualité.
 

 Laboratori d'Aplicacions Bioacustiques, Universitat Politécnica de Catalunya Avda. Rambla Exposició s/n, 08800 Vilanova i la Geltrú, Barcelona, España. tel. (34) 93 896 72 27,  fax. (34) 93 896 72 01,   michel.andre@upc.edu  , www.lab.upc.es