8/2/2019 Etude d'impact acoustique sur la faune marine lie l'implantation d'oliennes offshore

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Etude d'impact acoustique sur la faune marine lie l'implantation d'oliennes offshore

Marc BOEUF(1), Xavier DEMOULIN(2) et Yannick PERROT(1),

1) ATLANTIDE (Brest)2) MAREE (Lorient)

KEYWORDS : Impact acoustique, mthodologie, olienne offshore, faune marine

ABSTRACT

The purpose of this article is to synthetically present the methodology proposed by the ATLANTIDE and the MAREEcompanies, dedicated to estimate the acoustic impact of offshore windmills on the marine animal life. During a first phase,the methodology consists of information collection, essentially through bibliographic readings. This phase enables to

prepare the following phase which is dedicated to sea trial carried out to characterize the in situ initial environmental state,

i.e. out of windmill acoustic radiation. From these data, the acoustic model is calibrated to simulate by extrapolation thesound field shone in the environment when the offshore wind park is getting set or is in exploitation. In association withthe domain experts, the sound fields then serve as references to assess the behavior and the risks incurred by the marineanimal life potentially exposed to the acoustic radiations. Finally, recommendations will be proposed to limit or to treat thepossible negative acoustic impacts on the marine animal life.

RSUM

Lobjet de cet article est de prsenter synthtiquement la mthodologie, propose par les socits ATLANTIDE etMAREE, permettant destimer limpact acoustique de limplantation doliennes offshore sur la faune marine. Cette

approche consiste en une premire phase, essentiellement bibliographique, de recueil dinformations. Celle-ci permet deprparer la phase suivante de mesures en mer, visant caractriser in-situ ltat initial du milieu (c'est--dire en absence de

rayonnement olien : tat 0). A partir de ces mesures, le modle de propagation acoustique est calibr afin de simuler, parextrapolation, les champs sonores, rayonns dans le milieu suite l'installation ou l'exploitation d'un parc olien offshore.Ces champs acoustiques servent ensuite de rfrence pour estimer biologiquement, en collaboration avec les experts dudomaine, le comportement et les dangers encourus par la faune marine potentiellement expose ces rayonnements

acoustiques. Enfin, des recommandations, limitant ou compensant d'ventuelles nuisances acoustiques sur la faune marine,seront proposes en fin d'tude.

IntroductionLa mthodologie, prsente dans cet article, visant estimer limpact acoustique de limplantation doliennes

offshore sur la faune marine, est le fruit dunecollaboration entre les socits ATLANTIDE et MAREE.Cette mthodologie comporte quatre phases principales : une tude prliminaire de recueil d'informations, une phase d'exprimentation, une phase de simulation acoustique, une phase d'analyse, de synthse et de

recommandations.

1.Etude prliminaireL'tude prliminaire de recueil d'informations estessentiellement bibliographique. Elle vise rcolter les

informations concernant : le champ olien prvu, l'environnement marin d'implantation, la faune marine en prsence dans la zone.

1-1.Champ olien offshore sources de rayonnementacoustiqueLes informations concernant le champ olien offshore

sont principalement rcoltes auprs de l'oprateur encharge du projet.

Les informations techniques, ncessaires lanalyse desrayonnements acoustiques lis limplantationdoliennes offshore, sont notamment : Les spcifications techniques relatives

linstallation du champs doliennes (configurationgographique du champ olien, structuremcanique dune olienne, planning prvisionneldinstallation, rgles dexploitation, etc).

L'estimation des niveaux de rayonnement

acoustique d'une olienne en exploitation, desgammes de frquences mises en jeu et desrsonances ventuelles.

Nous distinguons dans cette tude, deux sources possiblesde rayonnements acoustiques :

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les bruits impulsionnels dus aux oprations de pilonnement dans le fond marin lors delinstallation d'une olienne offshore (figure 1),

le bruit acoustique continu rayonn dans locanlors de l'exploitation de l'olienne. Celui-ci estengendr par les vibrations de la turbine transmisesle long du mt jusquaux fondations immerges delolienne (figure 2).

Figure 1 : Principe de pilonnement avec une sonnettede battage

Figure 2 : Propagation du son dans une olienne enexploitation [Betke et al, 2004]

1-2.Description environnementale

La description environnementale de la zone dtude

regroupe les aspects hydrologiques (tats de mer,temprature, salinit, courants), gologiques (nature desfonds, bathymtrie), bruit ambiant (bruit de trafic, bruitbiologique) et biologique (mammifres marins, poissonset crustacs).

Il sagit destimer les caractristiques environnementalesreprsentatives des conditions relles observables sur lazone. Des tats caractristiques moyens et limites sont labors, afin de prendre en compte la fois lavariabilit du milieu (effets de la mare, des cycles jours/nuits, des saisons) et les rpartitions statistiques et

gographiques (rails de trafic maritime, rpartitiongographique des espces).

Les paramtres ncessaires la description delenvironnement sont les suivants : Paramtres atemporels :

topographie sous-marine (bathymtrie),

nature sdimentaire des fonds (coefficients go-

acoustiques), Paramtres variables :

vitesse du son dans leau (profils de clrit),

amplitude de la mare (marnage),

tats de mer (rugosit de surface de leau),

nuisances sonores, trafic maritime (bruit

ambiant),

les mammifres marins, poissons et crustacs,(espces prsentes, rpartition statistique).

La plupart de ces informations sont extraites de bases de

connaissances couramment utilises par ATLANTIDE etMAREE (cartes, atlas, bases de donnes scientifiques,littrature spcialise), compltes si ncessaire par laconsultation dorganismes tels que le SHOM et METEO

FRANCE. En ce qui concerne les informations dordrebiologique, ATLANTIDE et MAREE feront appels, par

exemple, aux experts de IFREMER/Boulogne (travaillantsur ce sujet prcisment), de PROMA (association de pcherie et de surveillance des stocks) et aux rapportsdATOC (Acoustic Thermometry of Ocean Climate) pourrecueillir toutes les informations disponibles sur les

espces prsentes et leur rpartition spatiale dans la zoneconsidre. En ce qui concerne la dtermination descoefficients goacoustiques, les rsultats de ltudegotechnique mene sur le secteur par le consortium encharge du projet olien pourront, sils sont disponibles, permettre damliorer la caractrisation des couches

situes en subsurface (paisseur, densit, impdance,etc).

1-3.Elaboration d'un plan de campagne en merLes informations recueillies lors des tches prcdentes permettent de dimensionner les simulations et les

mesures la mer. En effet, les informationsenvironnementales permettent de cerner prcisment unezone dessai limite mais reprsentative ainsi que decaractriser le type de mesures ncessaire lextrapolation des donnes par simulations. Laralisation d'un plan de campagne consiste dfinir

compltement un protocole de mesures dans lequel sont

dtaills les points suivants : Prparation scientifique : paramtres relever,

conditions mto des mesures, positions dessenseurs, profondeurs des instruments, ...

Prparation technique : recensement du matriel

ncessaire et prparation du matriel, locationsventuelles, tude de ses conditions de

dploiement, moyens humains ncessaires, Prparation logistique : planning prvisionnel des

essais.

2.ExprimentationsLa phase exprimentation vise caractriser, par la

mesure, l'tat (hydrologique, acoustique, sdimentaire,etc) initial du milieu de propagation (c'est--dire enabsence de rayonnement olien). Cette caractrisation

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permettra de calibrer, de faon raliste, le modle depropagation en vue de la phase suivante de simulation.

Les exprimentations, ralises par ATLANTIDE etMAREE, consistent mesurer les paramtresd'environnement et les paramtres dit sensibles quiconditionnent la propagation acoustique, savoirprincipalement :

la carte bathymtrique, les natures des fonds (par inversion

goacoustique),

l'hydrologie en zones saisons, les transmissions acoustiques sur radiales. Les

radiales auront t dtermines dans le plan decampagne en mer en fonction des spcificits de la

zone (bathymtrie, fond, prsence de la cte,etc),

le bruit ambiant dans le milieu sur des plagesfrquentielles prdfinies (en fonction durayonnement olien et des sensibilits deperception de la faune marine),

la rverbration de surface et de fond, l absorption du fond, leffet de la bathymtrie.

2-1.InstrumentationsLa socit MAREE dispose de sa propre instrumentation

comprenant notamment : des antennes acoustiques, des sources acoustiques basses frquences, des boues (figure 3).

Tout au long de lanne, MAREE affrte de petites unitspour effectuer des mesures de transmission acoustique ou

de bruit ambiant ou denregistrements de mammifresmarins (figure 4).

Figure 3 : Boue SARDA : Systme dacquisitionacoustique trs haut dbit avec positionnement et

datation absolue

Figure 4 : dispositif type de mesures mis en uvre parMAREE

3.Simulations acoustiquesA partir des mesures ralises in situ, la phase desimulation permet dextrapoler lensemble de la zoneconsidre, les mesures ponctuelles ralises in situ.Cette extrapolation est ainsi rendue possible pour toutesles configurations de bruit rayonn (configuration duchamp olien, phase dinstallation, phase dexploitation).Le travail de simulation se dcompose en cinq phases

principales :

le choix du modle de propagation le plus adapten fonction du type denvironnement mis envidence auparavant et des plages frquentiellesqui concernent ltude,

le paramtrage de lenvironnement de

propagation (profil de clrit du son dans leau, paramtres goacoustiques du fond, tat de mer,bathymtrie, etc),

le choix des paramtres de calcul en fonction dutype de modlisation choisi et de lenvironnementde propagation,

les calculs et interprtations des rsultats,

les cartographies en distance/immersion sur uneradiale donne (exemple figure 5), ou enlatitude/longitude une immersion donne(exemple figure 6).

Figure 5 : Champ simul de pertes acoustiques enimmersion / distance (RAM) Source

omnidirectionnelle 50 Hz (rayonnement olien) Bathymtrie variable Fond sdimentaire rfractant

vers la surface

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Figure 6 : Champ simul de pertes acoustiques enlongitude / latitude (Bellhop) Source 50 Hz

(rayonnement olien) Bathymtrie variable Fondsdimentaire

4.Analyse et synthse des rsultatsLa phase danalyse permet de compiler les champs

acoustiques simuls ainsi que les informationstechniques et biologiques recueillies. Elle se dcomposeen trois phases principales : Mise en correspondance des rsultats de

caractrisation de la zone avec les audiogrammesdes espces identifis comme potentiellement prsentes sur site ou proximit (couloir demigration),

Dduction du niveau dcoute sonore desdiffrentes espces en fonction de leurloignement,

Evaluation des ractions potentielles desdiffrentes espces par rapport aux bruits

acoustiques sous-marins engendrs parlimplantation et lexploitation du futur parc.

Sur la base de cette valuation, un tableau de synthsefinal dcrit synthtiquement limportance et la nature(positif, neutre ou ngatif) des impacts en fonction deseffets quils engendrent en se reposant sur des critres

comme l'ampleur gographique (local, rgional,), ladure, la sensibilit de la population animaleenvironnante, la rversibilit et la capacit tablir desmesures rductrices ou compensatoires.

Pour chacun des points ngatifs du tableau final, des

recommandations limitant ou compensant ces nuisancesseront proposes. Elles pourront tre dordre : techniques (installation de boues rpulsives,

monitoring de la zone, etc), logistique (proposition de modifications du

planning dinstallation etc), ou rglementaire (dfinition de zone de scurit

par espces, etc).

5.SynthseLa mthodologie, propose par ATLANTIDE etMAREE, permettant d'valuer l'impact acoustique de

l'implantation d'olienne offshore sur la faune marine, est

synthtise sur la figure 7.

Figure 7 : Schma synthtique de l'tude