The changing climate creates more noise in the oceans

Figure 1: Sound speed difference between (2018 to 2022) and (2094 to 2098) for SSP5-8.5. Maps of the difference in 5 years mean of sound speed (c) in m s−1 between (2018 to 2022) and (2094 to 2098) at (A) 5, (B) 125, (C) 300 and (D) 640 m depth calculated for SSP5-8.5. The black dots indicate the sound source locations.

~~ scroll naar beneden voor Nederlands ~~ for Dutch scroll down ~~

Mathematical model

The study was based on mathematical modeling in collaboration with Utrecht University and TNO, using a moderate or an extreme climate scenario by the UN climate panel IPCC. Both the temperature and acidity of the water affect how easily or difficult sound travels through the ocean. Because of ongoing emissions of greenhouse gasses, seawater becomes more acidic, and together with the rise in seawater temperature, the researchers anticipate that underwater sound will travel further in the future in most parts of the oceans.

Changing currents

Because the supply of warmer surface water to the northern Atlantic Ocean will most likely decrease, the researchers foresee a change in temperature layers in this part of the ocean. Possenti: “As a result of this, a separated ‘sound channel’ in the upper part of the North Atlantic may be formed. This will act as a kind of tunnel, which will carry sounds much further. As a result, the underwater sound level in this part of the oceans will increase by 7 decibels by the end of this century, under a moderate climate scenario.

Five times louder

An increase of ‘just’ 7 dB, corresponds with almost five times as much noise energy under water. Therefore, sounds generated by marine traffic as well as other sources, such as air guns used for seismic surveys, will increase. Moreover, it is likely that the number of ships will also increase in the near future, adding to the total amount of noise in the oceans. Therefore, even under a moderate climate scenario, changes may be severe.

Communication

Possenti emphasizes that this louder human noise will affect much of the marine life. "In the absence of good visibility underwater, fish and also marine mammals communicate mainly through sounds. If fish can no longer hear their predators, or if whales have a harder time communicating with each other, this will affect the entire ecosystem."

Experimental noise

In addition to this theoretical study, Possenti and collaborators at TNO and MARIN are also working on actual measurements of underwater sounds. Using breaking glass spheres, they generate sounds at a level that marine mammals use at great depth, which are then recorded from tens to hundreds of kilometers away. "Much is still unknown about the exact effects of underwater conditions on the speed of sound. But because of the potentially profound effects on the ecosystem, that knowledge is essential if we want to understand what the changing climate may do to marine life."

Klimaatverandering maakt de onderwaterwereld lawaaiiger

Door het veranderende klimaat, wordt de wereld onder water steeds lawaaiiger. Dat blijkt uit een onderzoek dat vandaag is gepubliceerd in het wetenschappelijk tijdschrift PeerJ. “Op sommige plaatsen zal het geluid van bijvoorbeeld schepen aan het eind van deze eeuw bijna vijf keer zo hard klinken”, stelt de eerste auteur van het artikel, NIOZ-oceanograaf Luca Possenti. “Dat zal het gedrag van vissen en zeezoogdieren ook merkbaar hinderen.”

Modelonderzoek

Het theoretische onderzoek van Possenti en collega’s is gebaseerd op een gematigd en een meer extreem klimaatscenario’s van het klimaatpanel van de VN, het IPCC. Zowel de temperatuur als de zuurgraad hebben invloed op de geluidssnelheid in water. Omdat de zuurgraad in de oceanen bij een toenemende hoeveelheid CO₂ in het water ook zal toenemen, en de gemiddelde temperatuur zal stijgen, voorzien de onderzoekers dat de snelheid van het onderwatergeluid op de meeste plaatsen in de oceanen zal toenemen.

Veranderende stromen

Omdat de aanvoer van warmer water uit het zuiden, bovenin de noordelijke Atlantische Oceaan mogelijk juist zal afnemen, voorzien de onderzoekers daar verandering in de temperatuurlagen in het water. Possenti: “Als gevolg van die zogeheten stratificatie, ontstaan tunnels in het water, waardoor het geluid veel verder zal dragen. Als gevolg daarvan zal het geluid in dit deel van de oceanen, zelfs bij een gematigd klimaatscenario al met 7 decibel toenemen.

Vijf keer zo hard

Een toename van ‘slechts’ 7 dB aan geluid, betekent onder water dat een geluid bijna vijf keer zo hard klinkt. Dat gaat dus ook over het lawaai van onze schepen of het geluid van seismisch onderzoek. Bovendien zal het aantal scheepsbewegingen nog verder toenemen, dus zelfs bij het gematigde klimaatscenario, zullen de effecten ingrijpend zijn.”

Communicatie

Possenti benadrukt dat dit hardere menselijke lawaai effect zal hebben op veel van het onderwaterleven. “Bij gebrek aan goed zicht onder water, communiceren vissen en ook zeezoogdieren voor een belangrijk deel met geluid. Als vissen hun belagers niet meer kunnen horen of als walvissen moeilijker met elkaar kunnen communiceren, zal dit gevolgen hebben voor het hele ecosysteem.”

Experimenteel geluid

Naast dit soort modelstudies, werken Possenti en collega’s van het NIOZ, samen met onderzoekers van het MARIN en TNO ook aan concrete metingen van geluid onder water. Met behulp van glazen bollen die zij op grote diepte laten breken, veroorzaken zij geluiden van het niveau dat ook walvissen maken. Die geluiden worden vervolgens op tientallen tot honderden kilometers afstand gemeten. “Er is nog veel onbekend over de precieze effecten van de condities onder water op het geluid. Maar door de potentieel ingrijpende effecten op het ecosysteem, is die kennis wel essentieel om te weten wat het veranderende klimaat voor het onderwaterleven kan betekenen.”