A kék puha tőkehal (Micromesistius poutassou) felülvizsgált célerősség-hosszúság-becslése: következményei a biomassza-becslésekre

Geir Pedersen, Olav Rune Godø, Egil Ona, Gavin J. Macaulay, A kék puha tőkehal (Micromesistius poutassou): felülvizsgált célerősség-hosszúság becslés: következményei a biomassza becsléseire, ICES Journal of Marine Science, 68. évfolyam, 10. szám, 2011. november 2222–2228. Oldal, https://doi.org/10.1093/icesjms/fsr142

Absztrakt

Pedersen, G., Godø, O. R., Ona, E. és Macaulay, G. J. 2011. Felülvizsgált célerősség-hosszúság becslés a kék puha tőkehal (Micromesistius poutassou) számára: következmények a biomassza becsléseire. - ICES Journal of Marine Science, 68: 2222–2228.

Bevezetés

A kék puha tőkehal (Micromesistius poutassou; a továbbiakban BW) olyan gadoid, amelynek elterjedése Marokkótól Spitsbergenig terjed, főként a kontinentális peremek mentén, behatolva a Barents-tengerbe, de a Földközi-tengerbe és az Atlanti-óceán északi részébe is. A fő kiaknázott állomány vándorló és februártól áprilisig ívik a Brit-szigetektől nyugatra (Monstad, 2004), ahol nagy, nagy sűrűségű, 300–500 m mélységű együtteseket képez, amelyek alkalmasak akusztikai felmérésre és hatékony vonóhálós vonásokra. Úgy tűnik, hogy az óvodai területek Marokkótól Norvégia északi részéig a polcok szélén vannak. Az állományt főként a Brit-szigetektől nyugatra, az ívási időszakban, később pedig a norvég-tenger déli részén szüretelik. Az ívóállomány 2003-ban rekordszintet ért el az erőteljes toborzás eredményeként, de azóta csökkent a kizsákmányolás és a toborzás közötti egyensúlyhiány következtében. A toborzás 1995 és 2004 között minden évben erőteljes volt, de 2005-ben és 2006-ban gyengébb volt. A BW éves fogása 2003 óta meghaladja a 2 millió tonnát. Az ICES ajánlásai a teljes megengedett fogásra 2007-ben és 2008-ban nem haladhatták meg a 980 000-et illetve 835 000 t (ICES, 2008a).

Új összefüggést keresve a TS méréseket a 2003 és 2007 közötti éves BW felmérések során végezték el, különböző megfigyelési platformok felhasználásával. A BW in situ TS mérését korábban elvégeztük (Nakken és Olsen, 1977; Robinson, 1982; Forbes, 1985), de az utóbbi években a BW akusztikai szétszóródása szempontjából releváns munka a szorosan kapcsolódó déli kék puha tőkehalra (Micromesistius australis; SBW). Ez a faj a déli féltekén található, különösen Új-Zéland környékén és Dél-Amerika déli részén (McClatchie et al., 1998; Dunford és Macaulay, 2006). McClatchie és mtsai. (1998) osztott fénysugarakkal és egysugaras visszhangokkal becsülte meg a SBW átlagos TS értékét a sekélyek perifériájáról. A TS-t is modellezték a Kirchhoff-közelítéssel, amelyet manuálisan digitalizált úszóhólyag-gipszekre alkalmaztak. Dunford és Macaulay (2006) kézi háromdimenziós lézerszkennerrel beolvasott SBW úszóhólyag-gipszek Kirchhoff-modellezésének eredményeit mutatták be.

Jelen tanulmány fő célja egy új TS hosszúsági viszony biztosítása volt a BW számára, az ívóhelyeken végzett kiváló minőségű in situ mérések alapján. A nyomásstabilizált átalakítók fejlődése és az emelvénytechnika fejlődése az elmúlt évtizedben lehetővé tette az echohangok BW által elfoglalt mélységig történő süllyesztését, és ezáltal ennek elérését (Kloser et al., 1997; Gauthier és Rose, 2002; Dalen et al., 2003; Klevjer és Kaartvedt, 2006).

Anyag és módszerek

A BW TS mérése öt körutazás során történt a 2003–2007 közötti időszakban. Összesen 33 méréssorozatot kaptunk négy visszhangzó platform segítségével (merülő átalakító, vontatott test, álló platform, TS szonda). A kellően jó minőségű adatok elérése érdekében az echosound mérési tartománya rövid volt (50–80 m), nagy impulzusismétlődési sebességgel (jellemzően 3-4 s –1). A kutatóedényt minden kísérlet során teljesen leállították, kivéve a vontatott test használatakor. Az echosound beállításait az akusztikai alkatrészek részleteivel együtt az 1. táblázat tartalmazza. Az összes visszhangzó platform Simrad EK60 akusztikus adó-vevőket használt (Andersen, 2001). Néhány platform tartalmazott 120 kHz-es akusztikus visszhangot, de ebből kevés jó minőségű adathalmaz került elő, így itt nem mutatunk be 120 kHz-es eredményeket.

A tanulmányban használt TS berendezések visszhangzó beállításai és összetétele.

Paraméter. 2003 ES38DD. 2005 egy ES38DD. 2005 b ES38DD. 2006 ES38DD. 2007 ES38DD .

Frekvencia (kHz)	38	38	38	38	38
Teljesítmény (W)	400	2000	2000	2000	2000
Adóerősítő (dB)	20.9	26.4	24.0	26.8	21.8
Impulzus időtartama (ms)	1.024	1.024	0,256	1.024	1.024
3 dB nyaláb szélessége (°)	7.1	6.9	7.1	7.2	7.4
Athwartship 3 dB sugárszélesség (°)	7.1	6.9	7.1	7.1	7.3
Felület	Merülő átalakító	Vontatott test	Lander	TS szonda	TS szonda
Hozzáállás-ellenőrzés	Egyik sem	Egyik sem	Gimbal	Aktív	Aktív
Az adó-vevő helye	Hajó, vonóhuzalon keresztül	Hajó, 1300 m-es vonóhuzalon keresztül	Nyomáshenger az átalakító mellett	Hajó, 6000 m vonóhuzalon keresztül	Hajó, 6000 m vonóhuzalon keresztül
Kiegészítő jelátalakító	-	120–7DD	120–7DD	120–7DD	120–7DD

Paraméter. 2003 ES38DD. 2005 egy ES38DD. 2005 b ES38DD. 2006 ES38DD. 2007 ES38DD .

Frekvencia (kHz)	38	38	38	38	38
Teljesítmény (W)	400	2000	2000	2000	2000
Adóerősítő (dB)	20.9	26.4	24.0	26.8	21.8
Impulzus időtartama (ms)	1.024	1.024	0,256	1.024	1.024
3 dB nyaláb szélessége (°)	7.1	6.9	7.1	7.2	7.4
Athwartship 3 dB sugárszélesség (°)	7.1	6.9	7.1	7.1	7.3
Felület	Merülő átalakító	Vontatott test	Lander	TS szonda	TS szonda
Hozzáállás-ellenőrzés	Egyik sem	Egyik sem	Gimbal	Aktív	Aktív
Az adó-vevő helye	Hajó, vonóhuzalon keresztül	Hajó, 1300 m-es vonóhuzalon keresztül	Nyomáshenger az átalakító mellett	Hajó, 6000 m vonóhuzalon keresztül	Hajó, 6000 m vonóhuzalon keresztül
Kiegészítő jelátalakító	-	120–7DD	120–7DD	120–7DD	120–7DD

A 2005 a és a 2005 b jelű oszlopok a vontatott test echosounder és lander echosounder beállításait mutatják.

A tanulmányban használt TS berendezések visszhangzó beállításai és összetétele.

Paraméter. 2003 ES38DD. 2005 egy ES38DD. 2005 b ES38DD. 2006 ES38DD. 2007 ES38DD .

Frekvencia (kHz)	38	38	38	38	38
Teljesítmény (W)	400	2000	2000	2000	2000
Adóerősítő (dB)	20.9	26.4	24.0	26.8	21.8
Impulzus időtartama (ms)	1.024	1.024	0,256	1.024	1.024
3 dB nyaláb szélessége (°)	7.1	6.9	7.1	7.2	7.4
Athwartship 3 dB sugárszélesség (°)	7.1	6.9	7.1	7.1	7.3
Felület	Merülő átalakító	Vontatott test	Lander	TS szonda	TS szonda
Hozzáállás-ellenőrzés	Egyik sem	Egyik sem	Gimbal	Aktív	Aktív
Az adó-vevő helye	Hajó, vonóhuzalon keresztül	Hajó, 1300 m-es vonóhuzalon keresztül	Nyomáshenger az átalakító mellett	Hajó, 6000 m vonóhuzalon keresztül	Hajó, 6000 m vonóhuzalon keresztül
Kiegészítő jelátalakító	-	120–7DD	120–7DD	120–7DD	120–7DD

Paraméter. 2003 ES38DD. 2005 egy ES38DD. 2005 b ES38DD. 2006 ES38DD. 2007 ES38DD .

Frekvencia (kHz)	38	38	38	38	38
Teljesítmény (W)	400	2000	2000	2000	2000
Adóerősítő (dB)	20.9	26.4	24.0	26.8	21.8
Impulzus időtartama (ms)	1.024	1.024	0,256	1.024	1.024
3 dB nyaláb szélessége (°)	7.1	6.9	7.1	7.2	7.4
Athwartship 3 dB sugárszélesség (°)	7.1	6.9	7.1	7.1	7.3
Felület	Merülő átalakító	Vontatott test	Lander	TS szonda	TS szonda
Hozzáállás-ellenőrzés	Egyik sem	Egyik sem	Gimbal	Aktív	Aktív
Az adó-vevő helye	Hajó, vonóhuzalon keresztül	Hajó, 1300 m-es vonóhuzalon keresztül	Nyomáshenger az átalakító mellett	Hajó, 6000 m vonóhuzalon keresztül	Hajó, 6000 m vonóhuzalon keresztül
Kiegészítő jelátalakító	-	120–7DD	120–7DD	120–7DD	120–7DD

A 2005 a és a 2005 b jelű oszlopok a vontatott test echosounder és lander echosounder beállításait mutatják.

Akusztikus berendezések

Az átalakítót minden kísérlet során állandó mélységben tartottuk a BW rétegek felett vagy azokon belül. A fúrótorony tetejére szerelt kormánylapát biztosította, hogy az átalakító stabil és viszonylag állandó irányt tartson. Nyolc mérési készletet hajtottak végre különböző mélységekben, és a nyers echodata-kat tárolták utófeldolgozás céljából. A berendezéseket Ona (2003) írja le részletesebben.

2005-ben egy nagy torpedó alakú (2,14 m hosszú, 0,51 m átmérőjű), mélyen vontatott testet (Dalen et al., 2003) ~ 620 kg súlyú levegőben használtak. Az echohangokon kívül érzékelőkkel is ellátták mérje meg a vontatott test magasságát, gördülését és mélységét. A TS mérések során a testet 2-3 csomóval vontatták, és közvetlenül a BW rétegei fölé vagy közé helyezték.

A leszállógép (azaz az álló akusztikai platform) alapvetően egy nagy váz volt, amely flotációt és műszereket tartalmazott, és horgony és akusztikus kioldással volt a tengerfenékhez kikötve. A kikötési vonal 5 mm átmérőjű nejlon volt, és az akusztikai adatokban nem volt látható (Johansen et al., 2006; Wenneck et al., 2008). Az átalakítókat a keret alsó oldalára szerelték, lefelé nézve. Iránytű, inklinométer és mélységérzékelő adatait is rögzítették. A lander echooundja a tényleges területnek és a mérési helyzetnek megfelelően lett konfigurálva, majd azokon a területeken telepítették, ahol a BW akusztikai jellemzői jóak voltak, és 2005-ben és 2006-ban legfeljebb 24 órás időtartamra hagyták.

A TS szonda egy speciálisan a halak visszacsapódásának akusztikai mérésére tervezett eszköz (Ona és Pedersen, 2006). Az átalakítókat egy gömbölyű platformra szerelték, amelynek irányát az edényről lehetett irányítani. Az átalakító platform szondamélységét, dőlését és gördülését folyamatosan figyeltük, és az összes adatot későbbi elemzés céljából tároltuk. A szondát BW rétegekbe süllyesztették 2006-ban és 2007-ben. A legtöbb kísérlet során egy kalibrációs gömböt helyeztek el a jelátalakító alatt, hogy a mérések során nyomon kövessék az átalakítók működését.

Akusztikus kalibrálás

Az összes visszhangot az ajánlott eljárások szerint kalibráltuk (Foote, 1983; Foote et al., 1987), 38,1 mm átmérőjű volfrám-karbid gömb (WC 38.1) alkalmazásával, kivéve a 38 kHz-es rendszer 2003. évi kalibrálását, amikor egy 60 -mm rézgömböt (Cu 60) használtunk. Bár a jelen tanulmányban használt összes átalakító nyomásstabilizált, teljesítményük a mélységgel változik (Pedersen és mtsai, 2009). A kalibráció mélységgel történő variációját úgy mértük, hogy a gömböt az akusztikai tengely közelében 10-15 m-re a jelátalakítók alá helyeztük, majd a jelátalakítókat 50 m-es lépésekben 500 m-re süllyesztettük. Ezt vagy Bjørnafjordban, a norvégiai Bergentől délre, vagy Skócia nyugati partjának védett területein hajtották végre. A gömb megfigyelt TS-jének mélységbeli változását a halak TS-mérésének korrigálására használtuk. A TS-kísérletek közül többben egy gömböt (Cu 60 vagy WC 38.1) is felfüggesztettünk a jelátalakító alá, hogy figyelemmel kísérjük a jelátalakító teljesítményét idővel. A mélység kalibrálását nem hajtották végre 2006-ban és 2007-ben, amikor a korrekciókat becsülték a jelátalakító alatt elhelyezett kalibrációs gömb mérései alapján.

Biológiai mintavétel

A BW aggregációk biológiai mintavételéhez négy edényt használtak: RV “G. O. Sars ”(2005 és 2006), RV„ Johan Hjort ”(2003), MS„ Libas ”(2005) és MS„ Eros ”(2007). A halak mintavételére 486 m kerületű, 25–35 m függőleges nyílással ellátott nyílt tengeri vonóhálót (Åkratrawl) használtunk a halak mintavételére az RV „G. O. Sars ”és RV„ Johan Hjort ”. Lakóautón „G. O. Sars ”, ezt a vonóhálót multisamplerrel (Engås et al., 1997) szerelték fel, három távoli nyitással és zárással rendelkező zsákvéggel. Néhány állomáson (1200 m kerülettel) 587 méteres kerületű Åkratrawl-t és egy nagyméretű kereskedelmi vonóhálót (Egersundtrawl) használtak. Mind a „Libas”, mind az „Eros” MS-nél kereskedelmi jellegű vonóhálót használtak 22 mm zsákvégű hálóval.

A vonóhálókból származó fogásokat szétválogatták és lemérték, a halakat lehetőleg fajonként vagy magasabb taxonok szerint azonosították, ahol a fajok azonosítása nem volt megvalósítható. Normális esetben 50 BW részmintát mértek a teljes hosszúságra és súlyra, meghatározták nemüket és életkorukat, valamint értékelték az érettségi stádiumot, a gyomortartalmat, a parazita terhelést és a máj méretét. A hosszúságot és a súlyt az egyes vonóhálók további 50–150 BW mintájával is mértük.

TS elemzés

Az egyik fő potenciális elfogultsági forrás a BW TS mérésekor több célpont elfogadása (McClatchie et al., 1998). Helytelen hal TS becslések akkor keletkezhetnek, ha az akusztikus mintavétel térfogatában egynél több célpont van (Sawada et al., 1993; Soule et al., 1995, 1997). Ez részben a fizikai (Foote, 1996) és a rendszer korlátai miatt van, ezért a jelenlegi vizsgálat során óvintézkedéseket tettek a probléma elkerülésére; a jelátalakítókat a BW rétegek közelébe vagy azokba engedték, a méréseket a jelátalakítótól kapott rövid tartományokra korlátozták, az összes TS-adatot megvizsgálták, hogy elutasítsák a túl sűrű halhalmazokkal rendelkező fájlokat, és minden adatkészletet jeleztek más fajokkal való keveredésről ( például a mezopelágikus halakat, amint a vonóhálókon kifogták) eldobták.

A potenciális BW-célokból történő kimutatásokat a Simrad EK60 egy célpontú detektálási algoritmus segítségével izoláltuk (2. táblázat), így becsültük meg a TS-t és a sugár helyzetét (tartomány, elülső/hátsó és a kapu/jobb oldali szög). A szöghelyzeteket az akusztikai tengellyel szembeni szöggé alakítottuk át, és egy küszöbértéket alkalmaztunk a túlzottan tengelyen kívülinek tartott célpontok eltávolítására. A levágási szöget a célok számának elemzése alapján választottuk ki a tengelyen kívüli szög függvényében. A levágási szöget általában a célmélység-tartományban állandóan állítják be, és 7 ° -os sugárszög esetén ez általában 3 ° (Peña, 2008). Ez az érték azonban kompromisszum, és szükségtelenül eldobja a célpontokat rövid hatótávolságon belül, és a nem kívánt célpontokat nagyobb tartományban tartalmazza, ezért becsültük meg a levágási szöget a mélység függvényében, minden kísérlethez külön-külön. A vágási szög csökkenését a hatótávolság növekedésével 0,5 ° -os lépésekben számolták, hogy lehetővé tegyék a célpontok elvesztését az alacsony jel-zaj arány miatt az akusztikus sugár külső részein.

Az ebben a vizsgálatban az EK60 egy visszhang észlelési algoritmusában használt paraméterbeállítások.