L’étude des baleines dans les océans du monde n’est pas une mince affaire. Les scientifiques du monde entier déploient d’immenses efforts pour localiser les animaux afin d’en apprendre davantage à leur sujet. Ils utilisent des données provenant de satellites, de photographies aériennes, d’hydrophones ou tentent de les repérer directement. Mais il ne s’agit généralement que d’instantanés ; un suivi à plus long terme n’est possible qu’avec des animaux équipés d’émetteurs GPS. Pour la première fois, des chercheurs de l’Université norvégienne des sciences et technologies (NTNU), à Trondheim, ont réussi à écouter et à localiser en continu, et en temps quasi réel, des baleines à fanons en se branchant sur des câbles sous-marins à fibre optique au large du Svalbard.
L’océan mondial est sillonné par quelque 1,2 million de kilomètres de câbles à fibres optiques, qui sont utilisés pour les télécommunications et présentent un énorme potentiel pour la recherche sur les baleines. Cette technique, appelée « détection acoustique distribuée » (DAS), utilise un interrogateur à terre pour exploiter un système de fibre optique et le transformer en un réseau virtuel d’hydrophones.
L’un des rares câbles sous-marins de l’Arctique est celui qui a été mis en service en 2015 entre Longyearbyen et Ny Ålesund au Spitzberg, et que l’équipe de recherche a utilisé pour l’étude publiée dans la revue Frontiers in Marine Sciences. Les baleines bleues et d’autres baleines à fanons se nourrissent dans et au large de l’Isfjorden durant l’été. Pendant quarante jours en juin 2020, deux chercheurs ont pu utiliser l’interrogateur et écouter le câble à fibre optique de 120 kilomètres.
« Je pense que cela peut changer le domaine de la bioacoustique marine », déclare l’auteure principale, Léa Bouffaut, qui a bénéficié d’une bourse postdoctorale à la NTNU et qui poursuit maintenant ses recherches en tant que boursière postdoctorale au K. Lisa Yang Center for Conservation Bioacoustics de l’Université de Cornell. « Le déploiement d’hydrophones est extrêmement coûteux. Mais les câbles à fibres optiques sont présents partout dans le monde et sont accessibles. Cela pourrait ressembler à la manière dont la couverture de la Terre par l’imagerie satellitaire a permis à des scientifiques de différents domaines d’effectuer de nombreux types d’études sur la Terre. Pour moi, ce système pourrait devenir comme les satellites dans l’océan ».
En outre, les hydrophones ne sont installés qu’à quelques endroits, ils ne couvrent qu’une zone limitée et ne sont pas répartis uniformément dans l’océan, ce qui rend difficile l’étude des itinéraires de migration, par exemple.
« En étudiant leur production sonore, leurs cris et leurs vocalisations, nous pouvons donc apprendre beaucoup de choses sur elles. Nous pouvons savoir où elles se trouvent pendant les différentes saisons, et comment et où elles migrent. Nous obtenons donc beaucoup d’informations en les écoutant », explique Hannah Joy Kriesell, chercheuse postdoctorale à la NTNU et coauteure de l’étude.
La détection acoustique distribuée, quant à elle, permet aux chercheurs non seulement de détecter les sons des baleines, mais aussi d’utiliser le réseau de câbles en fibre optique pour déterminer la position des baleines dans l’espace et dans le temps avec une résolution sans précédent, déclare Mme Bouffaut.
« Avec ce système, que l’on peut appeler un réseau d’hydrophones, nous avons la possibilité de couvrir une zone de surveillance beaucoup plus vaste. Et comme nous recevons le son sous plusieurs angles, nous pouvons même dire où se trouvait l’animal – sa position. C’est un avantage considérable. Et si nous allons encore plus loin, ce qui demande encore un peu de travail, cela pourrait se faire en temps réel, ce qui changerait vraiment la donne pour la surveillance acoustique des baleines », explique Mme Kriesell.
La détection acoustique distribuée permet également d' »écouter » d’autres sons transmis par l’eau, tels que les grandes tempêtes tropicales, les tremblements de terre et les navires. « Si quelque chose se déplace à proximité ou émet un bruit acoustique à proximité de cette fibre, qui est enfouie dans le fond marin, nous pouvons le mesurer », explique Martin Landrø, géophysicien à la NTNU, directeur du Centre de prévision géophysique et coauteur de l’étude. « Ce que nous avons vu, c’est un trafic maritime important, bien sûr, beaucoup de tremblements de terre, et nous avons également pu détecter des tempêtes lointaines. Et enfin, les baleines. Nous avons détecté au moins 830 vocalisations de baleines en tout ».
La capacité de transmission de données du Norwegian Research and Education Network (Uninett) est très élevée et a permis de transmettre les données brutes de Longyearbyen à Trondheim en temps quasi réel. « Les chercheurs ont pu, depuis Trondheim, commencer presque instantanément à étudier les enregistrements de signaux provenant de la mer à l’extérieur du Svalbard. C’est un très bon exemple de changement de paradigme dans la collecte de données distribuées », déclare Olaf Schjelderup, directeur de Sikt – l’agence norvégienne pour les services partagés dans l’éducation et la recherche – et coauteur de l’étude.
Bouffaut et Kriesell ont analysé un total de 250 téraoctets de données pendant 40 jours. Le défi n’était pas seulement la quantité de données, mais aussi le fait que « nous recherchons des signaux sans savoir exactement à quoi nous attendre. Il s’agit d’une nouvelle technologie et d’un nouveau type de données que personne n’a jamais examinées pour trouver des baleines », déclare Mme Bouffaut. Bien que le travail soit fastidieux, elle le décrit comme « très, très excitant », en particulier lorsque des signaux de baleines sont aperçus.
Grâce aux données désormais disponibles, des modèles d’apprentissage automatique pourraient être formés pour simplifier et automatiser l’analyse des données.
Les deux chercheuses ont identifié des cris dits stéréotypés de baleines bleues de l’Atlantique Nord à l’extérieur d’Isfjorden. Elles ont également découvert des appels dits « D », dans lesquels le son est balayé vers le bas et peut être émis par les mâles, les femelles et les baleineaux.
L’Arctique est en train de changer rapidement en raison du changement climatique, et avec lui la façon dont les animaux et les humains l’utilisent. Les baleines pourraient fréquenter les eaux polaires plus longtemps à l’avenir, à mesure que la glace recule, mais de nouvelles possibilités s’ouvrent en même temps pour le transport maritime, la pêche et le tourisme.
» Si les baleines modifient leur utilisation de cette zone et l’utilisent peut-être pour d’autres activités que la recherche de nourriture ou pour des activités où elles sont très vulnérables, ce type de technologie peut nous aider à surveiller ces changements », explique M. Bouffaut.
Bouffaut et Kriesell espèrent mettre en place le système DAS afin que des données puissent être analysées en temps réel. L’information pourrait alors être relayée aux navires transitant dans les eaux où se trouvent des baleines, ce qui réduirait le risque de collision. « La glace arctique fond et le trafic maritime a considérablement augmenté en Arctique. C’est un problème pour les animaux. Si nous disposons d’un moyen d’informer les navires de l’emplacement des baleines en temps réel, nous pourrions mettre un terme aux collisions avec les navires, ou du moins en réduire le risque », explique M. Kriesell.
Julia Hager, PolarJournal
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