IVL Swedish Environmental Research Institute

Undervattensbuller och dess negativa inverkan på det marina livet är ett växande miljöproblem där den vetenskapliga kunskapen ökar men effektiva åtgärder saknas.

Denna rapport är resultatet av en gemensam insats av IVL Svenska Miljöinstitutet och Sjöfartsverket som adresserar denna utmaning. Motiverade av miljöhänsyn och kommande EU-lagstiftning är vår vision att Sverige ska bli det första landet som genomför nationella incitament för att minska undervattensbuller.

 De tekniska aspekterna av fartygsbuller under vatten är relativt välkända. I marschfart är kavitation vid propellern vanligtvis den dominerande källan till undervattensbuller, men detta gäller inte för alla fartyg. Standardiserade mätmetoder finns men är kostsamma att genomföra.

Prediktionsmodeller är användbara för bullerkartläggning och uppskattningar över en hel flotta, men inte tillräckligt exakta för enskilda fartyg. Miljöpåverkan av undervattensbuller från fartyg har fått ökad vetenskaplig uppmärksamhet de senaste åren. Många studier har gjorts men dos-respons samband och trösklar för olika effekter är i stort sett okända. Beteendeeffekter, inklusive flyktreaktioner, svårigheter att undvika rovdjur och maskering av viktig kommunikation, har observerats hos ett stort antal arter vid exponering för fartygsbuller.

Det finns inga nationella eller internationella bindande regler för undervattensbuller från fartyg. FN:s internationella sjöfartsorgan IMO håller för närvarande på att uppdatera sina frivilliga riktlinjer om fartygsbuller under vatten. EU inför lagstiftning om tillåtna nivåer av undervattensbuller från fartyg i miljön, som förväntas träda i kraft i medlemsländerna inom några år.

Tekniska metoder för att minska undervattensbuller är kända men inte vetenskapligt validerade. Hastighetssänkningar kan minska undervattensbuller men kan medföra ökade driftskostnader för fartygsägarna. Intressenter inom reduktion av fartygs undervattensbuller finns hos fartygsägare, fartygsdesigners och teknikindustri, forskningsorgan och myndigheter.

Genom intervjuer och workshops har ett nätverk av relevanta intressenter i Sverige etablerats. En intressentanalys visar att det finns ett behov av mer kunskap om fartygs undervattensbuller och dess miljöpåverkan samt dess begränsning. Farledsutformning för minskad transmission av undervattensbuller till miljön undersöks genom långtidsmätningar vid olika delar av farleden som leder till Västerås i Mälaren. Varken djup eller gir kunde påvisas ha någon effekt på det utstrålade bruset.

Ett mer detaljerat försök skulle krävas för att klargöra om farledsdesign är ett genomförbart alternativ för bullerdämpning. Sex olika sätt att utforma ett ekonomiskt incitament för att minska fartygs undervattensbuller beskrivs. Det är möjligt att belöna hastighetssänkningar eller tekniska åtgärder för bullerdämpning, men det är inte utrett hur effektivt detta skulle vara.

Ett incitament kan baseras på en tyst fartygsnotation från ett klassificeringssällskap, men dessa utfärdas relativt sällan. En bullerutredning kan utföras, men det kan vara svårt att identifiera de mest relevanta åtgärderna utan mätning av undervattensbuller.

Skräddarsydda mätstationer vid eller nära hamninlopp kan vara ett kostnadseffektivt sätt att samla in mätdata, men noggrannheten i sådana opportunistiska mätningar skulle behöva förbättras om data ska kunna användas för ett ekonomiskt incitament.

Underwater noise and its negative impact on marine life is a growing environmental concern where scientific knowledge is increasing but mitigation is scarce. This report is the outcome of a joint effort of the IVL Swedish Environmental Research Institute and the Swedish Maritime Administration that addresses this challenge.

Motivated by environmental concerns and coming EU legislation, our vision is that Sweden should become the first country to implement national incentives for underwater noise mitigation. The technical aspects of ship underwater noise are relatively well known.

At cruise speed, cavitation at the propeller is typically the dominant source of underwater noise, but this is not true for all ships. Standardised measurement methods exist but are costly to implement. Prediction models are useful for noise mapping and fleet-wide estimates but not sufficiently accurate for individual ships. 

The environmental impact of underwater noise from shipping has gained increased scientific attention in recent years. While many studies have been made, dose-response relationships and thresholds for different effects are largely unknown. Behavioural effects, including escape reactions, difficulty to avoid predators and masking of important communication calls, have been observed across a large number of species upon exposure to ship noise.

There are no national or international binding rules on ship underwater noise emissions. The International Maritime Organisation is currently updating its voluntary guidelines on ship underwater noise. The EU is introducing legislation on permissible levels of ship underwater noise in the environment, which is expected to come into force in member states within a few years.

Technical methods for mitigation of underwater noise are known but not independently validated. Ship speed reductions may reduce underwater noise but may incur increased operational costs at the ship owners. Stakeholders in ship underwater noise mitigation are found across ship owners, the ship design and technology industry, research bodies and authorities.

Through interviews and workshops a network of relevant stakeholders in Sweden has been established. A stakeholder analysis showed that there is a need for more knowledge on ship underwater noise and its environmental impacts as well as its mitigation. Fairway design for reduced transmission of underwater noise to the environment was investigated by long-term measurements at different sections of the fairway leading to Västerås in lake Mälaren. Neither depth nor a turn could be demonstrated to have an effect on the radiated noise.

A more detailed experiment would be required to clarify if fairway design is a viable alternative for noise mitigation. Six different ways of designing a financial incentive for ship underwater noise reduction were described. Rewarding speed reductions or technical measures for noise mitigation is feasible but the scientific basis is not clear. An incentive may be based on a silent ship notation from a classification society, but these are not commonly issued.

A noise inquiry may be performed, but it may be difficult to identify the most relevant mitigations without underwater noise measurement. Bespoke measurement stations at or near port inlets may be a cost-effective way to collect measurement data, but the accuracy of such opportunistic measurements would need to be improved if the data is to be used for a financial incentive.