До промышленной революции влияние антропогенной деятельности на шум океана был незначительным и его уровни определялись естественными источниками, например, ветром, волнами, землетрясениями, организмами. Мало что известно об изменениях этих уровней в результате активизации морской деятельности, связанной с началом индустриализации.
По существу, воздействие шума на животное в значительной степени зависит от его близости к источнику шума и уровня принимаемого им сигнала. На очень коротких расстояниях достаточно громкий источник может причинить серьезный физиологический ущерб и, возможно, привести к смерти. На больших расстояниях геометрическое распространение и поглощение существенно снижают уровень сигнала. Соответственно один и тот же источник может вызвать потерю слуха или кратковременные изменения поведения, которые при определенных обстоятельствах могут привести к смерти.
Морские млекопитающие являются частью крупной экосистемы. В эту экосистему входят также рыбы, морские рептилии и беспозвоночные, которые используют звук в своем обычном поведении и которые также могут подвергаться воздействию антропогенных звуков. Таким образом, помимо понимания непосредственного воздействия таких звуков на морских млекопитающих, важно понимать воздействие этих звуков на рыб и другие организмы.
Будь то преднамеренный или непреднамеренный, антропогенный шум в морской среде является важным компонентом шума океана. Звук, это широко используемый инструмент для широкого спектра морской деятельности.
Морские исследователи используют звуковые волны для исследования свойств морской воды как для локальных, так и для глобальных исследований. Сонары, используемые для гражданского судоходства и обороны, используют звуковые волны для определения местоположения объектов под поверхностью моря.
Физические и геофизические источники.
Океан тесно связан с твердой землей и атмосферой, и на самом деле большинство значительных физических источников естественного звука находятся на стыке этих сред. Дополнительный звук в морской среде образуется в атмосфере и проникает в поверхность океана. Эластичные колебания земли также вносят звук в подводное акустическое поле.
Источники на поверхности океана.
Преобладающие физические механизмы естественного шума в океане возникают на поверхности океана или вблизи нее. Большинство из них связаны с ветровыми полями, воздействующими на поверхность, и возникающей при этом поверхностной волновой активностью. В отсутствие искусственных, биологических и переходных звуков окружающий шум зависит от ветра в диапазоне от менее 1 Гц до не менее 50 кГц.
В диапазоне ниже 5-10 Гц доминирующим источником окружающего шума является нелинейное взаимодействие противоположно распространяющихся поверхностных волн океана. Эти звуки называются микросейсмами. Термин "микросейсмы" происходит от того факта, что они также являются доминирующим источником шума при проведении высококачественных наземных сейсмометрических измерений. Однако исходный механизм для микросейсм не связан с сейсмическими процессами на твердой земле.
Источники атмосферы.
Звуки, происходящие из атмосферы, могут влиться на подводное звуковое поле. Однако из-за большой разницы между скоростью звука в воздухе и в воде полученные подводные акустические уровни сильно зависят от положения подводного приемника по отношению к атмосферному источнику. Свойства атмосферных источников звука и характеристики распространения ограничивают их важный вклад в подводное звуковое поле низкими и инфразвуковыми частотами.
Гром и молния являются одним из примеров природного источника шума в атмосфере. Подводные съемки спектров принимаемого звука грома в 5-10 км от шторма показывают пик от 50 до 250 Гц.
Другими природными источниками являются авроры и сверхзвуковые метеороиды (болиды), а также взрывные метеороиды. Грубые оценки показывают, что в земной атмосфере ежегодно происходит по крайней мере одно событие с применением болидов с эквивалентной мощностью взрывчатки 15 килотонн тротила в год.
Геологические источники.
Сейсмическая энергия, создаваемая землетрясениями, может объединиться в акустические волны в океане и распространяться на большие расстояния. Все виды тектонических процессов, включая субдукцию, распространение и трансформацию разломов вдоль срединно-океанических хребтов и связанную с ними сейсмическую, вулканическую и гидротермальную активность, происходят под океанами и вдоль их окраин. Эти процессы могут внести значительный вклад в область морского шума.
На коротких расстояниях подводные звуки землетрясений могут распространяться на частоты более 100 Гц.
Воздействие льда.
Ледяной покров на поверхности океана радикально изменяет шумовое поле океана. Воздействие варьируется в зависимости от типа и степени ледяного покрова и определяется механическими свойствами самого льда, которые зависят от температуры.
Снижение температуры воздуха может вызвать тепловые напряжения и привести к растяжению жесткого льда, а суточная изменчивость температуры воздуха достаточна для изменения уровня принимаемого шума на 30 дБ в диапазоне от 300 до 500 Гц.
Подводные звуковые импульсы, которые обычно излучаются, составляют несколько миллисекунд в длительности и поэтому имеют широкое спектральное содержание от 100 Гц до 1 кГц. Хотя звук создается в движущихся пакетах льда в результате относительного движения соседних блоков льда. Гораздо более высокие амплитудные звуки издаются холодным, жестким льдом от трещин, вызванных механическим напряжением. Такое растрескивание, аналогичное землетрясениям, высвобождает переходные сигналы, которые отличаются по своему характеру от сигналов, возникающих в результате термического растрескивания. Взаимодействие океанских волн с кромкой льда создает уровни шума 4-12 дБ на 30 м выше, чем в открытом океане.