Double‐tagging scores of seabirds reveals that light‐level geolocator accuracy is limited by species idiosyncrasies and equatorial solar profiles

• Published in: Methods in ecology and evolution Vol. 12; no. 11; pp. 2243 - 2255
• Main Authors: Halpin, Luke R., Ross, Jeremy D., Ramos, Raül, Mott, Rowan, Carlile, Nicholas, Golding, Nick, Reyes‐González, José Manuel, Militão, Teresa, De Felipe, Fernanda, Zajková, Zuzana, Cruz‐Flores, Marta, Saldanha, Sarah, Morera‐Pujol, Virginia, Navarro‐Herrero, Leia, Zango, Laura, González‐Solís, Jacob, Clarke, Rohan H.
• Format: Journal Article
• Language: English
• Published: London John Wiley & Sons, Inc 01.11.2021
• Subjects: Accuracy; animal tracking; Aquatic birds; archival tags; bio‐logging; Equator; Equinoxes; Estimates; FLightR; Marinas; Norms; probGLS; sea‐surface temperature; solar geolocation; Species; Surface temperature; Uncertainty
• ISSN: 2041-210X; 2041-210X
• DOI: 10.1111/2041-210X.13698

Light‐level geolocators are popular bio‐logging tools, with advantageous sizes, longevity and affordability. Biologists tracking seabirds often presume geolocator spatial accuracies between 186 and 202 km from previously innovative, yet taxonomically, spatially and computationally limited, studies. Using recently developed methods, we investigated whether assumed uncertainty norms held across a larger‐scale, multispecies study. We field‐tested geolocator spatial accuracy by synchronously deploying these with GPS loggers on scores of seabirds across five species and 11 Mediterranean Sea, east Atlantic and south Pacific breeding colonies. We first interpolated geolocations using the geolocation package FLightR without prior knowledge of GPS tracked routes. We likewise applied another package, probGLS, additionally testing whether sea‐surface temperatures could improve route accuracy. Geolocator spatial accuracy was lower than the ~200 km often assumed. probGLS produced the best accuracy (mean ± SD = 304 ± 413 km, n = 185 deployments) with 84.5% of GPS‐derived latitudes and 88.8% of longitudes falling within resulting uncertainty estimates. FLightR produced lower spatial accuracy (408 ± 473 km, n = 171 deployments) with 38.6% of GPS‐derived latitudes and 23.7% of longitudes within package‐specific uncertainty estimates. Expected inter‐twilight period (from GPS position and date) was the strongest predictor of accuracy, with increasingly equatorial solar profiles (i.e. closer temporally to equinoxes and/or spatially to the Equator) inducing more error. Individuals, species and geolocator model also significantly affected accuracy, while the impact of distance travelled between successive twilights depended on the geolocation package. Geolocation accuracy is not uniform among seabird species and can be considerably lower than assumed. Individual idiosyncrasies and spatiotemporal dynamics (i.e. shallower inter‐twilight shifts by date and latitude) mean that practitioners should exercise greater caution in interpreting geolocator data and avoid universal uncertainty estimates. We provide a function capable of estimating relative accuracy of positions based on geolocator‐observed inter‐twilight period. Resumen El uso de geolocalizadores por niveles de luz ha aumentado extensamente debido a su pequeño tamaño, durabilidad y un precio relativamente bajo. Cuando son utilizados para seguir los movimientos de aves marinas, a menudo se asume un error promedio de 186–202 km. Estos valores se desprenden de estudios pioneros basados en unas pocas especies, y con limitaciones geográficas y computacionales. En este estudio, utilizando métodos modernos de geolocalización que incluyen estimas de incertidumbre, investigamos si estas asunciones son aplicables en un estudio multi‐específico a gran escala. Llevamos a cabo un estudio para establecer la precisión espacial de los geolocalizadores por nivel lumínico mediante el uso simultáneo de geolocalizadores y aparatos GPS en una gran muestra de aves marinas de cinco especies distintas, en hasta once colonias reproductivas ubicadas en el mar Mediterráneo, en el Atlántico oriental y en el Pacífico meridional. Primero, analizamos los datos de geolocalización usando el paquete de geolocalización FlightR del programa R, sin usar el posicionamiento de los aparatos GPS. Posteriormente, utilizando otro paquete, el probGLS, evaluamos si la información complementaria sobre la temperatura superficial del agua mejoraba la precisión espacial. La precisión espacial de los geolocalizadores fue menor a lo asumido anteriormente. La precisión más alta fue aportada por el probGLS (media ± DE = 304 ± 413 km, n = 185), donde el 84.5% de las latitudes y el 88.8% de las longitudes obtenidas con GPS se encontraron dentro de las estimas de precisión de los geolocalizadores. FlightR tuvo una menor precisión espacial (408 ± 473 km, n = 171), con solo un 38.6% de las latitudes y un 23.7% de las longitudes dentro de las estimas de precisión del paquete. El período intercrepuscular (largo del día o noche) fue el mejor predictor del nivel de precisión, ya que la menor precisión del posicionamiento ocurre donde y cuando los perfiles solares son más ecuatoriales (i.e. cercanía temporal a los equinoccios o cercanía espacial al Ecuador). El individuo, la especie de ave y el modelo de geolocalizador también afectaron la precisión. Esperábamos que la precisión se redujese cuando las aves realizasen movimientos más largos entre crepúsculos sucesivos, pero este efecto dependió del paquete de geolocalización utilizado. La precisión de los geolocalizadores no es uniforme para todas las aves y podría ser menor a lo comúnmente asumido. Las idiosincrasias individuales y dinámicas espaciotemporales reveladas por nuestro estudio (i.e. cambios sutiles a lo largo del día en base a las fechas y latitudes) sugieren que el uso de estimas generales de precisión no es recomendable. Así pues, sugerimos una mayor cautela en el uso de las geolocalizaciones de aves marinas. Finalmente, aportamos una función complementaria que permite estimar la precisión relativa de las posiciones obtenidas con geolocalizadores durante los periodos intercrepusculares.