京都大学 / 0048 / 新制・課程博士 / 博士(工学) / 甲第18249号 / 工博第3841号 / 新制||工||1589(附属図書館) / 31107 / 京都大学大学院工学研究科都市社会工学専攻 / (主査)教授 河野 広隆, 教授 宮川 豊章, 准教授 服部 篤史 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Philosophy (Engineering) / Kyoto University / DFAM

La compréhension de la dynamique spatiale et temporelle des peuplements benthiques qu’elle soit naturelle et induite par des forçages anthropiques, nécessite de nouvelles méthodes d'observation du benthos avec des besoins affichés de haute résolution temporelle et de longues périodes de mesures. L'enregistrement et l’analyse des sons produits dans l’environnement marin donnent accès au paysage acoustique, et notamment à l’une de ses composantes biologiques la biophonie benthique. Observer les variabilités spatio-temporelles de cette biophonie benthique, afin de contribuer à l'évaluation de la structure, du fonctionnement, de l’état et des évolutions du compartiment benthique, constitue l'objectif principal de la thèse. Pour ce faire nous avons développé deux outils permettant d'évaluer la variabilité spatiale de ces émissions avec un ou plusieurs capteurs. Le premier est un descripteur de la forme des spectres des impulsions du benthos permettant de mieux caractériser la diversité de la biophonie benthique. Le second est une méthode de localisation tridimensionnelle des sources sonores benthiques et de cartographie de cette biophonie pour des échelles spatiales allant de 500 mètres jusqu’à 5 mètres. En utilisant ces deux outils, nous avons démontré la faisabilité de l'observation du benthos au travers de sa biophonie sur des sites spécifiques. Dans une partie applicative, nous nous sommes intéressés aux projets de site de production d’énergies marines renouvelables et à la compréhension et à l’observation de leurs impacts sur la faune marine. Sur un site atelier de géométrie similaire à celle d’une ferme d’éoliennes offshores, nous avons défini, réalisé et analysé une preuve de concept pour l’observabilité d’un effet de type binaire : présence ou absence de faune fixée dans une surface sentinelle de quelques mètres carré. Les travaux de thèse ont été conclus par une étude mesurant le niveau sonore rayonné par une hydrolienne en phase de production d’énergie (Paimpol-Bréhat) puis évaluant les impacts acoustiques sur trois compartiments biologiques : les mammifères marins, les poissons et les invertébrés. / Understanding the spatial and temporal dynamics of benthic populations, both natural and induced by anthropogenic pressures, requires new observation methods with high temporal resolution and long periods of measurement. The recording and analysis of sounds produced in the marine environment give access to the soundscape, and in particular to one of its biological components, the benthic biophony. Observing the spatiotemporal variability of this benthic biophony, in order to contribute to the evaluation of the structure, functioning, state and evolution of the benthic compartment, is the main objective of the thesis. To do this we have developed two tools to evaluate the spatial variability of these emissions with one sensor or more. The first is a descriptor of the shape of the spectra of the benthic snaps allowing to better characterize the diversity of benthic biophony. The second is a method of three-dimensional localization of the benthic sound sources and mapping of this biophony for spatial scales ranging from 500 meters to 5 meters. Using these two tools, we have demonstrated the feasibility of benthos monitoring through its biophony at specific sites. In an applicative part, we were interested in sites of production of marine renewable energies and the understanding and observation of their impacts on the marine fauna. On a workshop site of geometry similar to that of an offshore wind farm, we defined, realized and analyzed a proof of concept for the observability of a binary impact: presence or absence of fixed benthic fauna in a sentinel area of a few square meters. The thesis work was concluded by a study measuring the sound level radiated by a tidal current turbine in the energy production phase (Paimpol-Bréhat) and then evaluating the acoustic impacts on three biological compartments: marine mammals, fish and invertebrates.

The permitting process is an integral part of the successful expansion of offshore wind and renewable energy in the European Union. Many permit process studies, to date, have focused on limited methods and criteria and have been a comparison of two countries. This thesis was written in collaboration with a steering group’s work on an updated marine synthesis report in the Swedish Energy Agency and Swedish Environmental Protection Agency’s joint research programme, Vindval. It compares the permitting process and its effectiveness in 4 EU countries (Germany, Denmark, Scotland, and Sweden) with special emphasis on the acoustic impacts of wind turbine construction. 6 Key criteria that determine the outcome of a successful permit application were analysed: a) permit process maps b) quantity of actors c) consultation times d) ecological and environmental impact e) “planning vs permitting” and e) handling of acoustic impacts on marine mammals. Sweden’s process was found to be the most cumbersome and ineffective among the 4 countries. Germany, Denmark, and Scotland have streamline processes, in part due to the successful employment of a ‘one-stop-shop’ mechanism. It is recommended that Sweden create a similar, singular, and centralized ‘one-stop-shop’ authority that has the power to dictate permitting processes. If the country is to meet its goal of 100% renewable energy by 2040, permitting policy should include: flexible permitting for rapidly changing technology, endorsement of continuous dialog between authorities, a limit on consultation time, the removal or amendment of municipal vetoes, and have clear demarcation of worthwhile explorable zones reserved for offshore wind.