Réseau de surveillance marine novateur dans le Bas-Saint-Laurent

MONTRÉAL — Un système unique de capteurs peut détecter les séismes sous-marins, les chants des baleines, le bruit des navires et l’activité des marées, montre une étude interuniversitaire dirigée par l’Université McGill.

Ce réseau de surveillance mis au point par des scientifiques de McGill, de Ressources naturelles Canada, de l’Université du Québec à Montréal et de l’Université Dalhousie a été déployé dans le Bas-Saint-Laurent.

Il permet de suivre simultanément les séismes, le comportement de l’eau, l’activité humaine et les baleines, a-t-on expliqué par voie de communiqué, ce qui fournit «une vue globale de ce qui se passe dans l’eau, sous l’eau et à de grandes distances de celle-ci», mais avec un seul appareil.

«Je pense que c'est un aspect vraiment intéressant, innovant et original de ce projet: pour la première fois, nous avons pu installer cet équipement au fond (du fleuve) et le laisser en place pendant une longue période afin d'enregistrer tous ces signaux», a expliqué l'autrice principale de l'étude, la professeure Yajing Liu du département des sciences de la Terre et des planètes de McGill.

Les sismomètres de fond de mer fournis par le Centre national d’étude sismologique ont été associés à des stations côtières et terrestres, ce qui a permis de surveiller l’activité dans l’ensemble de l’estuaire.

On estime que le réseau expérimental a détecté «deux fois plus de séismes que le système national de surveillance sismique, en plus d’enregistrer les chants des baleines, le bruit des navires, l’activité des marées et les explosions minières», a-t-on précisé.

«Nous utilisons des sismomètres pour enregistrer toute source susceptible de perturber ou de bouleverser les fonds marins et de provoquer de très légères vibrations au niveau du fond marin, a dit la professeure Liu. Ces vibrations peuvent donc provenir d'un séisme, mais elles peuvent également provenir des cris (des baleines), car ceux-ci émettent des ondes acoustiques dans la colonne d'eau et perturbent ainsi les fonds marins.»

La professeure Liu a fait remarquer que le Bas-Saint-Laurent est non seulement une des zones sismiques les plus actives au Canada, c'est également un corridor maritime très fréquenté, une activité qui peut nuire aux habitats des baleines, puisque «le bruit généré par le trafic maritime peut perturber les chants de ces animaux».

«C'est l'une des principales préoccupations concernant l'estuaire et le golfe du Saint-Laurent: la perturbation des communications entre les baleines par le bruit des navires, a-t-elle rappelé. Ce bruit et les signaux émis par les baleines se chevauchent partiellement sur certaines fréquences. Et lorsque le bruit des navires devient trop fort, il interfère avec les communications entre les baleines. C'est donc l'une des applications de ce projet qui touche davantage à l'écosystème, et j'espère que nos données seront également utiles à cet égard.»

La professeure Liu et ses collègues sont à compiler un catalogue des chants des baleines, mais aussi un catalogue du bruit généré par le transport fluvial, dans le but de «déterminer dans quelle mesure ces deux éléments se chevauchent dans l'espace et dans le temps», a dit la chercheuse.

Une question de fréquences

L’équipe a installé ces sismomètres de fond de mer, ainsi que des stations terrestres et côtières, dans l’estuaire du fleuve, entre Rimouski et Sept-Îles. Le réseau a été en place de septembre à mai, entre 2023 et 2025.

Les chercheurs voulaient éviter la saison estivale afin de prévenir que leurs instruments soient endommagés par le chalutage. Les capteurs ont enregistré, en continu, 250 points de données par seconde. Les scientifiques ont ensuite séparé les différents types de signaux en fonction de leur fréquence à l'aide d'une analyse spectrale.

Ils ont alors été ensevelis, c'est le cas de le dire, sous un véritable tsunami de données.

L'équipe a, dans un premier temps, constaté que les données d'une même journée montrent le chant des baleines et le trafic maritime au même moment et au même endroit. On peut donc se demander jusqu'à quel point le bruit des navires interfère avec les communications entre les grands mammifères.

Les instruments ont également capté des signaux liés à l’activité des marées, a-t-on révélé.

Les modèles de courants océaniques élaborés par les océanographes se basent fréquemment sur des mesures à la surface de l'eau ou à quelques dizaines de mètres de profondeur dans la colonne d'eau, mais ils n'ont pas souvent de mesures directement au fond de la mer ou au fond du fleuve, a rappelé la professeure Liu.

«Ainsi, dans la mesure où les sismomètres fournissent une contrainte au niveau de la couche inférieure à ces modèles de courants océaniques, cela nous permet d'avoir une meilleure prévision de la circulation océanique dans l'estuaire, a-t-elle précisé. Et là encore, cela a des répercussions plus larges sur l'écosystème, car nous savons que les baleines dépendent de la circulation pour leur apport en nutriments.»

Prises ensemble, ces informations «pourraient servir à améliorer les modèles de circulation océanique, qui s’appuient généralement sur des mesures de surface, et nous en apprendre davantage sur l’activité des baleines», estime-t-on.

Le fruit du hasard

L'équipe de la professeure Liu avait précédemment déployé des sismomètres terrestres le long des côtes de l'estuaire du Saint-Laurent. Ces appareils avaient témoigné d'une augmentation du nombre de chants de baleines pendant les mois d’hiver.

«Nous sommes tombés par hasard sur certains signaux réguliers que nous avons identifiés par la suite comme étant les cris répétitifs des rorquals communs et des rorquals bleus, captés par (ces) stations terrestres, a expliqué la professeure Liu. Nous avons établi un catalogue des cris des baleines, mais pour être détectés, les cris devaient provenir de très près des stations. Nous passions certainement à côté d’une grande partie des cris lorsque les baleines nageaient en plein milieu du fleuve.»

L'efficacité des sismographes terrestres diminue en effet au fur et à mesure qu'on s'éloigne des côtes. Comme l'estuaire du Saint-Laurent peut atteindre une centaine de kilomètres par endroits, ce qui se passait plus au large échappait essentiellement à toute détection.

Les sismomètres de fond de mer contournent le problème en étant déployés, comme leur nom l'indique, directement sur le lit du fleuve.

Ils pourront peut-être permettre d'élucider un phénomène qui intrigue les chercheurs: les données recueillies par les sismomètres terrestres portent ainsi à croire que les baleines, au lieu de filer vers la Floride, passent plus de temps dans l'estuaire pendant les mois d'hiver, sans que l'on comprenne vraiment pourquoi.

«C'est possiblement lié au réchauffement de l'eau au fil du temps, mais il va falloir valider ça avec les biologistes marins», a dit la professeure Liu

Les chercheurs estiment que les données obtenues grâce à ce système «unique et aux multiples bienfaits (...) pourraient orienter les efforts de protection de l’environnement et la réglementation du trafic maritime sur l’une des voies navigables les plus fréquentées du Canada».

Les conclusions de cette étude ont été publiées par le journal scientifique Seismica.

Jean-Benoit Legault, La Presse Canadienne