Underwater acoustic zonation in the Trieste gulf: implementation of scientific and technical knowledge for the evaluation of its acoustic soundscape and its effects on the marine ecosystem

2012/2013Sotto la superficie del mare il suono svolge un ruolo fondamentale nella vita di molti organismi marini, in quanto fornisce una visuale in tre dimensioni dello spazio circostante il singolo individuo, che si estende spesso ben oltre quello fornito dagli altri sensi. L’introduzione da parte dell’uomo di diverse tipologie di rumori in questo ambiente, quindi, desta sempre maggiori preoccupazioni, poiché qualsiasi cosa alteri la capacità di individuare e analizzare il panorama acustico circostante può interferire negativamente con la comunicazione, il comportamento, la fitness e, in termini generali, con la sopravvivenza delle specie. La posizione strategica occupata dal golfo di Trieste, un bacino di acque relativamente poco profonde situato nel Nord Adriatico, unitamente alle caratteristiche geomorfologiche delle sue coste, fanno sì che qui possano svilupparsi molteplici attività che dipendono fortemente dal mare, come quella mercantile, alieutica e diportistica. Considerata la facilità di propagazione dell’onda sonora nell’acqua e tenendo conto che il rumore non conosce “barriere” giurisdizionali, le specie che vivono in esso saranno inevitabilmente sottoposte a pressioni di diversa portata, sia di tipo diffuso che puntuale. Nonostante la Comunità Europea, grazie alla Direttiva 2008/56/CE (Direttiva Quadro per l’ambiente marino, Marine Strategy Framework Directive, MSFD)cerchi di fornire gli strumenti per far fronte a questa preoccupante problematica che insiste sulle risorse marine, si sa ancora molto poco sulla distribuzione spaziale e temporale del rumore antropico subacqueo, sia nel golfo di Trieste che in Italia. Il presente lavoro di ricerca, svolto in collaborazione con l’Agenzia Regionale per la Protezione dell’Ambiente del Friuli Venezia Giulia (ARPA FVG),si è posto il fine di colmare le lacune conoscitive in tale ambito ed ha voluto dare 1) un quadro dettagliato della distribuzione annuale del rumore antropico subacqueo in tutto il golfo di Trieste, 2) individuare, grazie ad esso, in termini spazio-temporali, eventuali aree di “sofferenza acustica” per la fauna marina normalmente presente nell’area e, infine, 3) valutare, tramite l’utilizzo di un modello di propagazione del rumore, le modalità sito-specifiche di propagazione del rumore, simulando scenari a diverse frequenze e in diverse stagioni dell’anno. A tal fine il rumore ambientale subacqueo è stato registrato mensilmente da gennaio a dicembre 2012 in 12 stazioni collocate in posizioni strategiche nel golfo di Trieste, valutando contemporaneamente anche il numero di navi, imbarcazioni e natanti presenti al momento della registrazione. La perdita in trasmissione del suono e stata calcolata utilizzando la Parabolic Equation, risolta col modello di propagazione acustica Miami Monterey Parabolic Equation(MMPE). I risultati evidenziano un’assenza di variabilità tra il clima acustico estivo e quello invernale, con un’intensità media è pari a 125 dB re 1 µPa e con picchi di massima intensità in prossimità del porto di Trieste e della zona al largo di Lignano; le intensità medie delle bande di 1/3 di ottava centrate sui 63 e 125 Hz, invece, sono sempre inferiori ai 100 dB re 1 µPa. A livello spaziale la zona caratterizzata dai va-lori di minore intensità è posizionata nella parte occidentale del golfo. La frequentazione antropica è in gran parte a carico del naviglio mercantile e dei natanti da diporto di piccole dimensioni. Esaminando l’andamento nella stagione estiva e in quella invernale, non è possibile rilevare differenze significative nelle diverse tipologie considerate, fatto che sembra giustificare l’assenza di variazione stagionale del clima acustico. A livello spaziale, nelle tre zone considerate, sia annualmente che d’inverno, si notano differenze significative solo nel numero delle imbarcazioni da pesca. In generale, le grandi navi sono quelle che danno il maggior apporto al rumore ambientale locale. I Gadidae, Clupeiformes e Sciaenidae, nelle zone orientali e centrali del golfo di Trieste, sono gli organismi sottoposti al maggior superamento, da parte del rumore di fondo, della rispettiva soglia acustica. Le differenze maggiori si riscontrano per lo più tra i 200 ed i 300 Hz circa, dove si colloca la maggior sensibilità uditiva di molte specie. Proprio in questo range di frequenze il modello MMPE indica la minima perdita in propagazione dell’onda sonora, che può raggiungere anche i 20 km di distanza dalla sorgente. Il modello ha permesso di evidenziare, quindi, che nelle vicinanze di forti sorgenti di rumore potrebbero aver luogo reazioni di tipo comportamentale e, che, per avere quadro più esaustivo, sarebbe consigliato monitorare altre frequenze oltre alle 63 e 125 Hz attualmente proposte. I risultati di questa ricerca, prima in Adriatico su scala spazio-temporale così ampia, hanno fornito una dettagliata analisi delle pressioni, dei potenziali impatti predominanti nell’area e delle condizioni di clima acustico in cui versa il golfo di Trieste. Per rispondere alle richieste della MSFD, i valori di intensità rilevati non possono escludere che siano a livelli tali da non avere effetti negativi sull’ambiente marino: possono verificarsi, infatti, effetti di tipo fisiologico-stressorio a livello del singolo organismo, e di interferenza nella comunicazione nelle specie che utilizzano il suono come strumento di trasferimento di informazione intra e interspecifico. Si ritiene che i valori di riferimento proposti in questo lavoro, in un’ottica precauzionale, siano un valido contributo iniziale per la determinazione dello stato ecologico dell’area. L’attuale prosecuzione dell’attività di monitoraggio del rumore sottomarino condotta da ARPA FVG, da affiancare in futuro a sistemi di acquisizione in continuo ed all’analisi di altre componenti del fenomeno acustico, quali il movimento delle particelle, permetterà sicuramente di ampliare, unitamente ad un confronto con le realtà transfrontaliere, le conoscenze sul rumore antropico. Ciò permetterà di regolamentare, anche da un punto di vista giuridico, l’introduzione del suono sotto la superficie del mare e di raggiungere gli obiettivi della MSFD previsti entro il 2020.Under the sea surface sound plays a vital role for many marine organisms, as it provides a visual three-dimensional space surrounding the individual, which is often extends beyond that provided by other senses. Introduction by humans of different types of noise in this environment, therefore, affects the ability to identify and analyze the landscape surrounding noise may cause harmful interference with communication, behavior, fitness and, in general terms, with the species’ survival. The strategic position of Trieste Gulf, a shallow water coastal zone located inthe Northern Adriatic Sea, together with the geomorphological characteristics of its coasts, can develop a variety of activities that are highly dependent on the sea, like the merchant , fishing and pleasure boating. Given the ease of propagation of the sound wave in the water and taking into account that the noise does not know jurisdictionalbarriers, the species that live in it will inevitably be subjected to pressures of different scales ,both of which diffuse on time. Despite the European Union, thanks to 2008/56/EC Marine Strategy Framework Directive (MSFD ) seeks to provide the tools to cope with this troubling issue that insists on marine resources , is not yet known very little about the spatial and temporal distribution of anthropogenic underwater noise , both in the Gulf of Trieste in Italy. This research work was performed in collaboration with the Regional Agency for Environmental Protection of Friuli Venezia Giulia (ARPA FVG), place the order to fill gaps in knowledge in this area and wanted to give 1 ) a framework detailed annual distribution of background underwater noise in the Gulf of Trieste , 2 ) to identify, thanks to it, in terms of space and time, any areas of suffering acoustic for marine life normally present in the area and, finally,3 ) to assess, through the use of a model of noise propagation, the site-specific mode of propagation of noise, simulating scenarios at different frequencies and in different seasons of the year. Underwater ambient noise was recorded monthly from January to December 2012 at 12 stations placed at strategic locations in the Gulf of Trieste; at the same time total amount of ships, boats and vessels present at the time of registration were counted. Transmission loss was calculated using the Parabolic Equation, solved with the model of acoustic propagation Monterey Miami Parabolic Equation (MMPE). Results show an absence of the noise climate variability between summer and winter, with an average intensity level equals to 125 dB re 1 Pa and a maximum in the vicinity of the port of Trieste and the area off the coast of Lignano; the average intensities of the bands in 1/3 octave band centered on 63 and 125 Hz, however, are always less than 100 dB re 1 Pa. A spatially area characterized by the values of lower intensity is located in the western part of the Gulf. The attendance is largely anthropogenic load of merchant ships and small recreational boat. Looking at the summer and winter trend, it is not possible to detect significant differences in the various types considered, which seems to justify the absence of seasonal variation of the noise climate. In terms of space, in the three areas considered, both annual and winter, significant differences are noted only in the number of fishing vessels. In general, large ships are the ones that make the greatest contribution to local environmental noise. The Gadidae, Clupeiformes and Sciaenidae, in the eastern and central parts of the Gulf of Trieste, are the organisms subjected to the most overrun by the background noise of the respective acoustic threshold. The largest differences are found mostly between about 200 and 300 Hz, where does the greater auditory sensitivity of many species. In this frequency range MMPE model indicates minimal loss in sound propagation, which can reach up to 20 km away from the source. The model has allowed to show, therefore, that in the vicinity of strong noise sources could take place, and behavioral reactions, which, in order to have more complete picture, it would be advisable to monitor other frequencies in addition to the 63 and 125 Hz currently proposed. The results of this research, first in the Adriatic Sea onspatio-temporal scale so large, they have provided a detailed analysis of the pressures, the potential impacts of the conditions prevailing in the area and of the acoustic climate prevailing in the Gulf of Trieste. To meet the requirements of the MSFD, the intensity values measured cannot rule out that they are at levels that do not have adverse effects on the marine environment can occur, in fact, the effects of physiological stressorio - level of the individual organism, and interference in communication in species that use sound as a tool for intra-and interspecies transfer of information. It is believed that the reference values proposed in this work, from a precautionary measure, are a valuable contribution to the initial determination of the ecological status of the area. The current continuation of the monitoring of the underwater noise conducted by ARPA FVG, alongside in future systems of continuous acquisition and analysis of other components of the acoustic phenomenon, such as the movement of particles, will certainly broaden , together with a comparison with the realities of cross border knowledge about man-made noise. This will allow you to regulate, even from a legal point of view, the introduction of sound in the sea surface and to achieve the objectives of the MSFD expected by 2020.XXVI Ciclo197