Projet scientifique - objectifs
UN PROJET SCIENTIFIQUE AMBITIEUX
La Mission Sphyrna Odyssey 2019 vise à observer les couches océaniques profondes à partir de deux navires laboratoires autonomes © (Autonomous Laboratory Vehicle / ALV). L’objectif est de détecter diverses gammes de fréquences émises dans l’écosystème, liées à la biodiversité ou à des activités anthropiques, et de les corréler à d’autres variables environnementales. Nous calculerons une sorte de dictionnaire de la faune abyssale.
L’acoustique passive est un outil puissant permettant de savoir où et comment les organismes se déplacent. Nous proposons de démêler cette chaîne alimentaire multicouches qui joue un rôle majeur dans la régulation du climat en maintenant le carbone dans l'océan. Nous étudierons donc avec des capteurs sonores précis ces profondeurs.
Sur la base de nos recherches en intelligence artificielle et en apprentissage ‘deep learning’, nous intégrerons et traiterons les masses de données enregistrées pour étudier la dégradation des habitats et contribuer à la gestion des écosystèmes marins.
Les drones Sphyrna, équipés de plusieurs hydrophones et d'autres capteurs (voir plateforme scientifique) sont des observatoires mobiles parfaitement adéquats pour mener à bien ces missions.
OBJECTIFS
Ethoacoustique
Le premier objectif de la Mission Sphyrna Odyssey 2019 est de mieux cerner le comportement des cétacés grands plongeurs. Comment chassent-ils mais aussi comment se déplacent-ils, à quelle vitesse remontent-ils à la surface, avec quel angle, contre ou dans le courant ? En comprenant mieux leur comportement, nous aurons une connaissance plus fine de la vie de l’océan profond et de leur approche à la surface en fonction du trafic maritime qui est de plus en plus dense en Méditerranée.
Un des défis de la mission est la localisation en 3D de grands mammifères et l'étude de leurs comportements. Pour cela, un drone sera équipé de plusieurs hydrophones. Aucun drone de surface n’a encore jamais réalisé cela (cf l’état de l’art exposé à la conférence internationale Detection Classification Localisation à la Sorbonne en juin 2018).
Anthropophonie
La côte Liguro-Provençale est une zone très fréquentée par les bateaux de croisières, les ferries, les tankers et autres mastodontes des mers. Ces navires sont très bruyants et peuvent avoir un impact sur la faune locale.
Une des missions des drones Sphyrna est d’étudier cette pollution acoustique sur une grande échelle spatiale et temporelle. Nous pourrons, grâce aux enregistrements, mesurer la dépendance des grands sondeurs à ces émissions acoustiques.
L’étude nous permettra peut-être de déterminer les zones et les stratégies de chasse privilégiées par ces cétacés et ainsi d'émettre des recommandations aux bateaux afin qu’ils adaptent leur vitesse de croisière.
Suivi de cétacés précis et long terme
Une perspective de ces recherches est de prévenir les collisions entre les cétacés et les bateaux qui est la principale cause de mortalité non naturelle des cétacés en Méditerranée (cf. Conseil Pelagos 2018).
Notre méthode consiste à déterminer les positions et les déplacements de grands sondeurs fréquentant la zone dans un rayon de 6 km du drone. Nous analysons leurs comportements et la profondeur de nage, calculons leur trajectoire calculée en 3 dimensions. Nous avons fait la preuve de faisabilité en 2018 sur un cachalot observé au large de Toulon (Poupard et al 2019, Ferrari et al 2019). Le but des missions Sphyrna Odyssey n’est pas de s’approcher des animaux, mais de les écouter dans leur évolution naturelle, sans les perturber et sur une longue période pour étudier finement leur comportement sous-marin.
Cachalot au large du Cap Sicié (©Prevot / UTLN)
La forme de nage durant leur chasse ou sous pression anthropique est riche d’informations. Par exemple, le cachalot a besoin de se déplacer et de s'adapter à son environnement : les mouvements sont primordiaux pour la vie sociale et pour trouver de la nourriture (Stevick et al 2002). Un cycle de plongée normal dure 50 minutes, avec une distance d'environ 3 km horizontalement et de 0,5 km verticalement. Les plongées sont généralement séparées par des périodes d'environ 7-10 minutes en surface. Près de 62% de la vie de l'animal est consacrée aux plongées profondes.
La vitesse horizontale (en surface) est comprise entre 3,5 et 6,0 km / h (Whitehead 2003), la vitesse sous-marine horizontale est d'environ 9 km / h (Benard 2011). La vitesse du cachalot peut atteindre 18-22 km/h (Caldwell 1966) mais seulement pour de courtes périodes.
Les modèles de mouvement du cachalot varient géographiquement, environnementalement et culturellement : chaque clan présente des modèles de mouvement distincts (Whitehead 2003). En résumé, il y a beaucoup de variations de cap en plongée, cela dépend principalement du succès alimentaire des baleines, de l'âge de l'animal et des conditions environnementales. Mais ces variations de comportements de nages du cachalot sont méconnues.
Nous démontrons que les Sphyrna permettent de compléter ces connaissances de par nos procédés de trajectographie 3D qui sont efficaces en temps-réel ou en différés (cf Brevet Glotin et al EU AUS CA USA en trajectographie passive temps réel, illustré ici : http://glotin.univ-tln.fr/oncet/ ). A ce jour, aucune trajectographie 3D de grand plongeur n’avait été produite à partir d’enregistrement de surface.
Nous montrons que cela est possible grâce aux qualités conjointes des Sphyrna, de nos instruments scientifiques et de nos algorithmes brevetés. Ce suivi à distance, en continu, sur plusieurs jours, concernera le cachalot ( Physeter macrocephalus), la baleine de cuvier ( Ziphius cavirostris) , le globicéphale noir (Globicephala melas) et le dauphin de Risso ( Grampus griseus) qui seront les 4 espèces prioritaires de cette étude.
Mesures satellites, chimiques, ADN, radioactivité, photogrammétrie 3D
Nous compléterons les mesures acoustiques par la capture de paramètres chimiques, ADN du milieu, de polluants, et par la caractérisation de la qualité des herbiers côtiers. Ces mesures seront réalisées quotidiennement avec un transect défini préalablement.
