A computer model was constructed that allowed two vessels involved in a possible collision situation to take collision avoidance action following the "International Regulations for Preventing Collisions at Sea". The mariners’ actions were modelled by the concepts of the domain and the RDRR (Range to Domain/Range-rate). The domain was used to determine if a vessel was threatening and the RDRR to determine the time at which a vessel should give-way to a threatening target. Each vessel in the simulation had four domains corresponding to the type of encounter in which the vessel was involved. Values for the time at which a vessel manoeuvres and the domain radii were determined from an analysis of high quality cine films of the radar at H.M. Coastguard at St. Margaret's Bay, Dover. Information was also taken from simulator exercises set up on the Polytechnic radar simulator. The two ship encounter was then developed to become the multi-ship encounter and eventually was able to model over 400 vessels over a two day period through a computer representation of the Dover Strait. A further development included a computer graphical representation of a radar simulator running in real-time, and which allowed a mariner to navigate one of the vessels using computer control. A validation of the computer model was undertaken by comparing the simulated results with those observed from the cine films. Following the validation several examples of the computer model being used as a decision support system were included.

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La gestion du milieu marin pour de multiples usages est une problématique de plus en plus en complexe. La création d’aires marines protégées (AMP) a été désignée comme étant une stratégie efficace afin de concilier la conservation avec les autres usages. Cependant, pour atteindre les objectifs de conservation, un plan de gestion bien défini de même qu’un programme de suivi efficace doivent être instaurés. En 1998, le parc marin du Saguenay–Saint-Laurent (PMSSL) a été créé afin de protéger plusieurs écosystèmes important de l’Estuaire du Saint-Laurent. Une industrie d’observation en mer de baleines en pleine croissance était déjà établie dans la région, qui est également traversé par une voie de navigation commerciale importante. Treize espèces de mammifères marins sont présentes dans la région, parmi lesquelles, quatre espèces de rorquals sont le centre d’intérêt du présent travail : le petit rorqual (Balaenoptera acutorostrata), le rorqual commun (Balaenoptera physalus), le rorqual à bosse (Megaptera novaeangliae) et le rorqual bleu (Balaenoptera musculus). La réduction des risques de collision et des perturbations du comportement susceptibles d’entrainer des conséquences physiologiques constitue un des enjeux majeures pour la conservation des baleines dans cette région. Avant de s’intéresser aux impacts du trafic maritime, des questions de base doivent être étudiées: Combien de baleines utilisent le secteur? Où sont les zones de fortes concentrations? Pour répondre à ces questions, des données d’échantillonnage par distance le long de transect linéaire sur une période de quatre ans (2006-2009) ont été utilisées pour estimer la densité et l’abondance et pour construire un modèle spatiale de la densité (MSD). Les espèces les plus abondantes sont le petit rorqual (45, 95% IC = 34-59) et le rorqual commun (24, 95% IC=18-34), suivi du rorqual bleu (3, 95% IC=2-5) et du rorqual à bosse (2, 95% IC=1-4). Les modèles additifs généralisés ont été utilisées afin de modéliser le nombre d’individus observé par espèce en fonction des variables environnementales. Les MSD ont permis l’identification des zones de concentration de chaque espèce à l’intérieur des limites de la portion de l’estuaire maritime du PMSSL et à valider les abondances estimées à partir des recensements systématiques. De plus, ils ont validé la pertinence de la zone de protection marine de l’estuaire du Saint-Laurent proposée (ZPMESL) pour la conservation du rorqual bleu, une espèce en voie de disparition. Un exercice d’extrapolation a également été effectué afin de prédire les habitats du rorqual bleu à l’extérieur de la zone d’échantillonnage. Les résultats ont montré une bonne superposition avec des jeux de données indépendants. Malgré la nature exploratoire de cet exercice et dans l’attente de meilleures informations, il pourrait servir de base de discussion pour l’élaboration de mesures de gestion afin d’augmenter la protection de l’espèce. Ensuite, les systèmes d’informations géographiques ont été utilisés afin de vérifier le degré de chevauchement entre la navigation commerciale et les résultats des MSD de chaque espèce et l’exercice d’extrapolation. Les analyses ont identifiées les zones de forte cooccurrence entre les navires et les rorquals. Ces résultats démontrent la pertinence des mesures de gestion récemment proposées et ont mené à une recommandation d’ajustement de l’actuel corridor de navigation afin de diminuer le risque de collision. Finalement, le chevauchement avec l’industrie d’observation de baleines a été caractérisé avec des données d’un échantillonnage à partir de points terrestres conduit de 2008 à 2010. Bien que toutes les espèces de rorquals aient été suivies, seulement les résultats concernant les rorquals bleus et les rorquals à bosses sont présentés ici. Pour les rorquals bleus, 14 heures de données d’observation ont été analysées. Les rorquals bleus étaient exposés aux bateaux (<1 km), principalement les zodiacs commerciaux, dans 74 % des intervalles de surface (IS) analysés. L’exposition continue était de 2 à 19 IS et le nombre moyen de bateaux à l’intérieur d’un rayon de 1 km était 2.3 (±2.7, max=14). Lorsqu’en observation de l’animal focal, tous les bateaux commerciaux ont utilisé la zone à l’intérieur de 400 m, enfreignant ainsi le règlement qui prescrit une distance de retrait minimale de 400 m dans le cas d’espèces en voie de disparition. De plus, la variance du taux respiratoire de chaque individu était corrélée avec le pourcentage d’exposition au bateaux (0.73, p<0.05) suggérant une modification comportementale susceptible d’entrainer des conséquences physiologiques. Bien que le rorqual à bosse n’ait pas un statut de conservation critique, sont comportements en fait une cible importante de l’industrie d’observation. Un total de 50.4 heures d’observation du rorqual à bosse a été analysé. Les rorquals à bosse étaient exposés aux bateaux, principalement aux zodiacs commerciaux, pendant 78.5% du temps d’observation. Le nombre moyen de bateaux dans un rayon de 1 km était de 1.9 (±2.3, max=22). L’exposition cumulative aux activités d’observation de baleines peut avoir des conséquences à long terme pour les rorquals. L’application du règlement et des mesures pour augmenter la sensibilisation et le respect de la règlementation actuelle sont nécessaires. Des suggestions pour améliorer la règlementation actuelle sont proposées. Ce travail présente pour la première fois des estimés d’abondance pour l’aire d’étude, améliore les informations disponibles sur les zones de fortes concentrations, donne un appui à l’établissement d’un plan de zonage adéquat à l’intérieur des limites du PMSSL et souligne l’importance de l’établissement de la ZPMESL proposée. Par sa revue compréhensive de la question du trafic maritime en lien avec les rorquals présents dans l’estuaire, cette étude fournit des informations précieuses pour la gestion de ce système socio-écologique complexe. / Management of the marine environment for multiple usages has become increasingly complex. The creation of Marine Protected Areas (MPAs) has been pointed out as a successful strategy for combining conservation with other uses. However, to attain conservation goals, a well-defined management plan and a robust monitoring program need to be set. In 1998, the Saguenay St. Lawrence Marine Park (SSLMP) was decreed to protect important ecosystems of the St. Lawrence River Estuary. A growing whale watching industry was already established in the area which is also crossed by an important shipping lane. Thirteen marine mammal species occur in the area, among them, four baleen species, which are the focus of the present work: minke whales (Balaenoptera acutorostrata), fin whales (Balaenoptera physalus), humpback whales (Megaptera novaeangliae) and the blue whales (Balaenoptera musculus). Whales’ protection in this area of intensive marine traffic is of concern due to a high collision probability and induced behavioral and physiological changes. Before addressing the effects of the marine traffic, some basic questions needed to be answered: How many baleen whales use the area? Where are their core areas? To answer that, line-transect distance-sampling data collected over four years (2006-2009) were used to estimate density and abundance and to build a spatial density model (SDM). The most abundant species were minke (45, 95% CI=34-59) and fin whales (24, 95% CI=18-34), followed by blue (3, 95% CI=2-5) and humpback whales (2, 95% CI=1-4). Generalized additive models were used to model each species count as a function of space and environmental variables. The SDM allowed the identification of each species core area within the marine portion of the SSLMP, and corroborated the abundance estimates derived from design-based methods. In addition, it corroborated the relevance of the proposed St. Lawrence Estuary Marine Protected (SLEMPA) Area to the conservation of essential habitats of the endangered blue whale. An extrapolation exercise was performed to predict blue whales’ habitats outside the surveyed area. Despite its exploratory nature, the results showed a good match with independent data sets and in the lack of better information could guide the discussion of management measures to enhance species’ protection. Next, Geographic Information System capabilities were used to verify the degree of overlap between the navigation corridor and the resulting SDM of each species and the extrapolation model. The analysis highlighted areas of important co-occurrence of whales and ships, corroborated the adequacy of recently proposed management measures and resulted in a recommendation of adjustment to the current shipping lane in order to decrease collision risk. Finally, the overlap with the whale watching industry was characterized with data from a land-based survey conducted from 2008 to 2010. Although all baleen whale species were tracked, here only results of blue and humpback whales were presented. For blue whales, data from 14 hours of observation were analyzed. Whales were exposed to boats, mainly commercial zodiacs, in 74% of their surface intervals (SI). Continuous exposure ranged from 2 to 19 SI and the mean number of boats within a 1 km radius was 2.3 (±2.7, max=14). A complete lack of compliance with the current whale watching regulations was observed. Additionally, individual blow rate variance was correlated with percentage of exposure to boats (0.73, p<0.05). Although humpback whales do not have a critical conservation status, their intrinsic behaviour makes them a major target to the industry. A total of 50.4 hours of humpback whale observation was analysed. Whales were exposed to boats, mainly commercial zodiacs, during 78.5% of the observation time. The mean number of boats within a 1 km radius was 1.9 (±2.3, max=22). The cumulative exposure to whale watching can have long-term consequences for whales. Law enforcement and measures to raise awareness and compliance to current regulations are urgently needed. Suggestions to improve the current regulation were provided. The present work presents the first abundance estimates for the study area, refines the available information on baleen whales core areas, provides support to the establishment of an adequate zoning plan within the SSLMP and stresses the relevance of the SLEMPA. In addition it provides an in depth overview of the marine traffic issue and provides valuable information to support management of this complex socio-ecological system. / Thesis written in co-mentorship with Robert Michaud.

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