Microphone variability and degradation: implications for monitoring programs employing autonomous recording units
Variabilité et dégradation des microphones: implications pour les programmes de surveillance utilisant des unités d'enregistrement autonomes

Patrick J. Turgeon, Bird Studies Canada
Steven L. Van Wilgenburg, Environment and Climate Change Canada, Canadian Wildlife Service
Kiel L Drake, Bird Studies Canada

DOI: http://dx.doi.org/10.5751/ACE-00958-120109

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Abstract

Autonomous recording units (ARUs) are emerging as an effective tool for avian population monitoring and research. Although ARU technology is being rapidly adopted, there is a need to establish whether variation in ARU components and their degradation with use might introduce detection biases that would affect long-term monitoring and research projects. We assessed whether microphone sensitivity impacted the probability of detecting bird vocalizations by broadcasting a sequence of 12 calls toward an array of commercially available ARUs equipped with microphones of varying sensitivities under three levels (32 dBA, 42 dBA, and 50 dBA) of experimentally induced noise conditions selected to reflect the range of noise levels commonly encountered during avian surveys. We used binomial regression to examine factors influencing probability of detection for each species and used these to examine the impact of microphone sensitivity on the effective detection area (ha) for each species. Microphone sensitivity loss reduced detection probability for all species examined, but the magnitude of the effect varied between species and often interacted with distance. Microphone sensitivity loss reduced the effective detection area by an average of 25% for microphones just beyond manufacturer specifications (-5 dBV) and by an average of 66% for severely compromised microphones (-20 dBV). Microphone sensitivity loss appeared to be more problematic for low frequency calls where reduction in the effective detection area occurred most rapidly. Microphone degradation poses a source of variation in avian surveys made with ARUs that will require regular measurement of microphone sensitivity and criteria for microphone replacement to ensure scientifically reproducible results. We recommend that research and monitoring projects employing ARUs test their microphones regularly, replace microphones with declining sensitivity, and record sensitivity as a potential covariate in statistical analyses of acoustic data.

Résumé

Les unités d'enregistrement autonome (UEA) apparaissent comme un outil efficace pour la recherche et le suivi des populations aviaires. Bien que la technologie UEA ait été rapidement adoptée, il est nécessaire d'établir si la variation des composants des UEA et leur dégradation avec l'utilisation pourraient introduire des biais de détection qui affecteraient les projets de recherche et le suivi à long terme. Nous avons évalué si la sensibilité du microphone a une incidence sur la probabilité de détecter les vocalisations d'oiseaux en diffusant une séquence de 12 chants d'oiseaux vers une série d'UEA disponibles dans le commerce, équipées de microphones de sensibilités variables, testés sous trois niveaux (32 dBA, 42 dBA et 50 dBA) de bruit induit expérimentalement. Ces conditions ont été sélectionnées pour reproduire la gamme de niveaux de bruit généralement rencontrés lors des études aviaires. Nous avons utilisé une régression binomiale pour examiner les facteurs influençant la probabilité de détection pour chaque espèce et les avons utilisés pour examiner l'impact de la sensibilité du microphone sur la zone de détection (ha) pour chaque espèce. La perte de sensibilité du microphone a réduit la probabilité de détection de toutes les espèces testées, mais l'ampleur de l'effet variait selon les espèces et interagissait souvent avec la distance. La perte de sensibilité du microphone a réduit la zone de détection d'en moyenne 25% pour les microphones juste en dessous des spécifications du fabricant (-5 dBV) et en moyenne de 66% pour les microphones fortement compromis (-20 dBV). La perte de sensibilité du microphone semble être plus problématique pour les chants d'oiseaux de faible fréquence où la réduction de la zone de détection s'est produite le plus rapidement. La dégradation du microphone induit une source de variation dans les recherches aviaires réalisées avec des ARU qui nécessiteront une mesure régulière de la sensibilité du microphone et des critères de remplacement du microphone afin d'obtenir des résultats scientifiquement reproductibles. Nous recommandons que les projets de recherche et de suivi utilisant des ARU testent régulièrement leurs microphones, remplacent les microphones dont la sensibilité est décroissante, et tiennent compte de la sensibilité comme covariable potentielle dans les analyses statistiques des données acoustiques.

Key words

acoustic surveys; autonomous recording units; bird monitoring; detection probability; effective detection radius; environmental noise; microphone sensitivity

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Avian Conservation and Ecology ISSN: 1712-6568