Forvaltningsrelevant bruk av akustikk for overvåking av norsk natur II

Abstract

Rosten, C. M., Bick, I. A., Cretois, B., Fremstad, J., Gelderblom, F.B., Pavón-Jordán, D., Reinen, T. A., Sethi, S. S. & Wiel, J. 2023. Forvaltningsrelevant bruk av akustikk for overvåking av norsk natur II. NINA Rapport 2215. Norsk institutt for naturforskning. Akustisk naturovervåking blir i økende grad brukt i forsknings- og forvaltningssammenheng, både i Norge og internasjonalt. Utvikling av sensorteknologi gjør at disse kan logge og sende data i sanntid over flere måneder uten tilsyn. Automatisering av analysemetoder betyr at mange tusentalls timer av data kan analysers i løpet av kort tid. Dette gjør at metoden er klar til å ta i bruk for naturovervåking. I denne rapporten presenterer vi for første gang prosjektet Sound of Norway 2022, som i år er utført i samarbeid med prosjektet Norsk hekkefuglovervåking. Så vidt vi kjenner til, er dette det første eksempelet på et landsdekkende autonomt akustisk overvåkingsnett med stor geografisk spredning i Norge. Tretti enheter ble installert i åtte klynger med stor geografisk spredning i Norge på lokaliteter undersøkt av Norsk hekkefuglovervåking. Det akustiske nettverket var aktivt fra mars til november 2022 og samlet inn totalt 76 746 timer med lydopptak. Lyddataene ble lastet opp direkte fra lydloggerne over en mobil internettforbindelse og analysert i sanntid ved hjelp av en modell for deteksjon av fuglevokalisering (BirdNET). Basert på ekspertvalidering har vi per nå godkjent 61 fuglearter for bruk i automatisert identifikasjon fra våre datasett. Kravet er et presisjonsnivå på over 80 %. Vi valgte ut tre lokaliteter, én i Nord-, én Midt- og én Sør-Norge for å illustrere hvordan kontinuerlig akustisk overvåking kan komplementere Norsk hekkefuglovervåking ved å vurdere mønstre og oppdage tilstedeværelse av mindre vanlige arter. Data fra disse tre lokalitetene illustrerer ankomst og forekomst av trekkende arter om våren og framover sommeren. Basert på lydata kunne vi se at antall arter økte først i sør, deretter i Midt-Norge og til slutt i nord. Toppen i artsrikdom ble observert fra lyddata i sør i slutten av september. Dette tyder på at systemene detekterte nordlige arter som migrerer gjennom de sørlige områdene. Vi valgte to arter; bjørkefink (Fringilla montifringilla) og granmeis (Poecile montanus) for analyse i rapporten. Bjørkefink som er en trekkende art med begrenset hekkeutbredelse i Fennoskandia og Nord-Sibir, ble påvist på alle tre lokalitetene, først i sør, deretter i Midt-Norge og til slutt i nord. Norsk hekkefuglovervåking har som mål å dokumentere endringer i antall par i hekkeområdet over tid for mer vanlige fuglearter i Norge. Bjørkefink ble ikke registrert i 2022 i den sørlige loka-liteten som er utenfor hekkeområdet, men den ble derimot registrert i sitt hekkeområde lenger nord. Dette er et godt eksempel på at selv om Norsk hekkefuglovervåking når sitt mål om å registrere vanlige arter i hekkeområdet sitt kan tilleggsinformasjon om fenologi fra kontinuerlig akustisk overvåking tilføre noe. For eksempel ser vi at granmeis, som er en rødlistet art kategorisert som sårbar (VU) i Norge, ble oppdaget på alle tre lokalitetene ved bruk av kontinuerlig akustisk overvåking. Denne arten ble ikke registrert i Norsk hekkefuglovervåking i 2022 da den ikke er blant de vanlige hekkefuglene i målgruppen. Dette er et eksempel på at komplementær informasjon fra kontinuerlig akustisk overvåking i noen tilfeller kan hjelpe til med å oppdage sjeldne eller vanskelig oppdagbare arter både i og utenfor hekkeområdet. Både punkt- og linjetransekter brukt i Norsk hekkefuglovervåking, og akustisk overvåking har fordeler innenfor sine bruksområder. De vil gjensidig styrke hverandre og potensielt gi et bredere overvåkningsresultat. Naturen påvirkes stadig mer av menneskelig aktivitet, og motorferdsel er en aktivitet som det hittil har vært vanskelig å dokumentere. Det gjelder både antall kjøretøyer og kontroll med hvem som kjører ulovlig med snøskuter og ATV-er i terrenget. Motorferdsel kan forstyrre dyreliv direkte på grunn av støy, eller indirekte gjennom at mennesker tar seg inn i områder det vanligvis oppholder seg få eller ingen personer. Kjøretøyene kan også forårsake skader på terrenget. Akustisk overvåking kan tilby en løsning for å dokumentere motorferdsel i naturen. NINA og SINTEF (Akustikkgruppa ved SINTEF Digital) har utviklet en modell som oppdager snøskutere ved hjelp av maskinlæring av lydopptak fra naturen. Modellen viste døgntrender i snøskutertrafikk fra lydopptak gjort i Yellowstone National Park, USA og skilte mellom trafikkerte snøskuterspor og områder uten snøskutertrafikk. Ved bruk av BirdNET og snøskuterdetektoren i det samme datasettet, viser vi responsen hos fugler på snøskuterpassering. Modellen kan brukes på undersøkelser av snøskuterbruk og snøskuteres påvirkning på naturen, men også tilpasses til å overvåke andre motorkjøretøy. Til slutt presenterer vi dagens status for akustisk naturovervåking og gir klare anbefalinger for hvordan akustisk overvåking best kan bidra til norsk naturforvaltning i dag. Disse inkluderer: (1) Fortsatt samkjøring av prosjektene Sound of Norway og Norsk hekkefuglovervåking over flere år, (2) Fokusere på arter som er sjeldne, fremmede eller vanskelig å oppdage, (3) Iverksette måling av menneskelig påvirkning på naturen gjennom motorferdsel i eksisterende naturovervåkingsprosjekter, (4) Utvikle og teste et system for varsling av ulovlig motorferdsel i naturen i sanntid og (5) Kartlegge fritidsbruk av naturen.

Rosten, C. M., Bick, I. A., Cretois, B., Fremstad, J., Gelderblom, F.B., Pavón-Jordán, D.,Reinen, T. A., Sethi, S. S. & Wiel, J. 2023. Management-relevant applications of acoustic monitoring for Norwegian nature II. NINA Report 2215. Norwegian Institute for Nature Research Acoustic nature monitoring is increasingly used in research and management contexts, both in Norway and internationally. The development of sensor technology allows audio devices to log and send data in real time over several months without supervision. Automation of analytical methods means that many tens of thousands of hours of data can be analyzed in a short period of time. This means that the method can now be applied to nature monitoring on a national scale. In this report we first present the Sound of Norway project 2022, which this year aligned with the Norwegian Breeding Bird Survey. To our knowledge, this is the first example of a nationwide autonomous acoustic monitoring network, covering the full latitude and longitude of Norway. Thirty devices were installed in eight clusters across Norway on sites surveyed by the Norwegian Breeding Bird Survey. The network ran from March to November 2022 gathering in total 76 746 hours of audio data. Audio data were uploaded directly from the field over a mobile internet link and analysed in real-time using a bird vocalisation detection model (BirdNET). Based on expert validation, we have now approved 61 bird species with precision over 80 % for use in automated classification from our datasets. We selected three sites, one in the north, one in the centre and one in the south of Norway to illustrate how continuous acoustic monitoring can complement the Norwegian Breeding Bird Survey by assessing patterns and detecting presence of less common species. Data from these three sites illustrate the onset of spring and influx of migratory species. Species richness based on vocalisations increased first in the south, so in the centre, finally rising in the north. The peak was short lived in the north, extending in duration towards the south. A second peak in species diversity was seen in the south in late September, suggesting that the systems picked up on northern species migrating through. Two species, the brambling (Fringilla montifringilla) and the willow tit (Poecile montanus) were selected for further analysis. The brambling, a migratory species with a restricted breeding distribution to Fennoscandia and northern Siberia, was detected on all three sites. Again, detections followed the migration of the species with first detection in the south, then centre and finally in the north. Based on the timing of the Norwegian Breeding Bird Survey transect sampling, the transect in the south did not record the brambling. However, they were recorded within their breeding range further north. This is a good example of additional information on phenology that continuous acoustic monitoring could bring to the Norwegian Breeding Bird Survey. The willow tit, a red-listed species categorised as Vulnerable in Norway was again detected at all three sites by continous acoustic monitoring. Based on timing of the transect the willow tit was missed during the Norwegian Breeding Bird Survey sampling. Since the Norwegian Breeding Bird Survey aims to monitor common terrestrial breeding birds, it is not unexpected that this species went unrecorded. This is however, a good example of complimentary information continuous acoustic monitoring can bring on rare, and difficult to detect species. Nature is increasingly affected by human activity, and motor traffic is an area that has so far been difficult to document and control. Motor traffic can disturb wildlife directly through noise or indirectly by people entering remote areas usually without human presence. Vehicle use (e.g. ATV) can also cause terrain damage. In addition, illegal driving with snowmobiles and ATVs in the terrain is very difficult to detect and document. Acoustic monitoring can offer a solution for documenting motor traffic in nature. We developed a model that detects snowmobiles using machine learning of sound recordings from nature. The model demonstrated diurnal trends in snowmobile traffic from audio recordings made at Yellowstone National Park, USA and distinguished between busy snowmobile tracks and those with no snowmobile traffic. Using both BirdNET and the snowmobile detector on the same data set, we show the response of birds to snowmobiles passing. The model can be applied to investigations of snowmobile use and impact on the nature of snowmobiles, but also adapted to detect other motor vehicles. Finally, we present the current status of acoustic nature monitoring and provide clear recommendations for how acoustic monitoring can best contribute to Norwegian nature management today. These include: (1) Continued aligned cooperation of the Sound of Norway and Norwegian Breeding Bird Monitoring projects over several years, (2) Focus on rare, alien and difficult to detect species, (3) Implement measurement of human impact on nature through motor traffic in existing nature monitoring projects, (4) Develop and test a system for warning of illegal motor traffic in nature in real time and (5) Map recreational use of nature.