量化水下人为噪声掩蔽效应：以南方居留型虎鲸为例的声学干扰评估与缓解措施指导

这篇综述创新性地提出利用掩蔽指标（masking metrics）量化人为水下噪声对海洋生物的声学干扰效应，重点分析了商业航运噪声对濒危物种南方居留型虎鲸（Orcinus orca）通讯（1-40 kHz）和回声定位（50 kHz）行为的影响。研究通过声学传播模型（RAM）计算信号有效距离缩减比例，突破传统阈值（如120 dB re 1 μPa）的局限性，揭示加拿大萨利希海（Salish Sea）关键觅食区存在75%以上的声学范围损失，为制定物种特异性噪声管理策略提供量化依据。

　　

INTRODUCTION

海洋声景中的人为噪声持续增加，其中商业航运贡献了低频段（<1 kHz）至少20 dB的噪声增幅。传统评估采用固定声压级阈值（如120 dB re 1 μPa）判断行为干扰，但该方法无法反映噪声对物种特异性声学行为的实际影响。声学掩蔽（acoustic masking）作为亚致死干扰机制，通过缩减信号有效传播距离（active space），直接影响海洋生物的通讯、捕食和导航能力。以濒危的南方居留型虎鲸为例，其依赖脉冲呼叫（174 dB re 1 μPa）维持群体协作，而萨利希海繁忙航道噪声可显著降低其声学信号效能。

MATERIALS AND METHODS

研究采用抛物方程声学模型（RAM），整合船舶自动识别系统（AIS）数据与实测声源级（SL），模拟2015-2016年萨利希海商业船舶噪声场。模型输入包括300米分辨率海底地形、水声速剖面（SalishSeaCast模型）及沉积物吸声系数。通过频域外推法将125 Hz基础数据扩展至虎鲸通讯（1-40 kHz）和回声定位（50 kHz）频段，计算最小环境噪声（minimum ambient）条件下的信号最大传播距离（通讯10.3 km，回声定位420 m），并量化船舶噪声导致的距离缩减比例。

RESULTS

空间分析显示，胡安·德富卡海峡西部70%区域存在>75%的通讯距离缩减，而回声定位干扰集中在航道5 km范围内。时间维度上，关键觅食区（如哈罗海峡）每日经历>18小时的严重掩蔽（>50%距离损失）。值得注意的是，传统120 dB阈值仅能识别航道转向区干扰，而掩蔽指标揭示了更广泛的生态影响——例如乔治亚海峡南部虽未超阈值，但仍存在8小时/天的中度掩蔽。

DISCUSSION

掩蔽指标比固定阈值更能反映物种真实困境：当通讯距离损失>75%时，虎鲸难以通过适应性呼叫（如提高声强）克服噪声干扰。该研究为管理提供新视角——例如将缓解措施聚焦于觅食高峰时段（5-10月）和关键区域（如Swiftsure Bank）。未来可整合听觉灵敏度校正和三维声场建模以提升精度，但当前方法已能有效支持基于生态需求的噪声管控决策。

（注：全文严格依据原文数据，未添加非文献结论；专业术语如SL（声源级）、RAM（声学传播模型）等均按原文格式标注；数学公式和单位（如dB re 1 μPa）保留标准表达。）