Acoustical estimation of fish distribution and abundance in two
Transkrypt
Acoustical estimation of fish distribution and abundance in two
GAME, 25 kwietnia 2016 Acoustical estimation of fish distribution and abundance in two Spitsbergen fjords Joanna Szczucka Łukasz Hoppe Beata Schmidt Dariusz Fey Abstract Intro M&M • survey design • acoustic data acquisition • data pre-processing • algorithms (fish concentration, biomass concentration, volume sampled, fish biomass,...) Results Discussion&Conclusions Integration: odśmiecanie algorytm eliminacji planktonu usuwanie „drugiego” dna inspekcja wizualna, usuwanie błędów i artefaktów – przykłady integracja: 0.1 nmi, cała kolumna wody od 5m pod powierzchnią do 10m nad dnem 0.5 nmi, warstwy 5-metrowe Single targets (fish tracking): TS(z) histogramy TS na poszczególnych przekrojach TS [dB] -50 fish copepod -130 1 10 100 70 kHz 1000 120 kHz f [kHz] Abstract Intro M&M •survey design •acoustic data acquisition •data pre-processing •algorithms (fish concentration, biomass concentration, volume sampled, fish biomass,...) Results Discussion&Conclusions Integration: odśmiecanie algorytm eliminacji planktonu usuwanie „drugiego” dna inspekcja wizualna, usuwanie błędów i artefaktów – przykłady integracja: 0.1 nmi, cała kolumna wody od 5m pod powierzchnią do 10m nad dnem 0.5 nmi, warstwy 5-metrowe Single targets (fish tracking): TS(z) histogramy TS na poszczególnych przekrojach Liczebność i biomasa ryb Mapy rozkładów masy ryb wzdłuż przekrojów Oszacowanie całkowitej masy ryb w fiordach w obu sezonach Rozkłady biomasy z głębokością Mamy w sumie około 120 mil przekrojów w obu fiordach w obu sezonach 2013 i 2014, czyli około 1200 rekordów dla odcinków o długości 0.1 nmi. dla każdego rekordu wyznaczamy z pomiarów akustycznych : Sv – siła rozpraszania objętościowego TS – siła celu koncentracja ryb określonej frakcji w danym interwale N fish ,i = sV , i σ bs , i = fi ze śledzenia pojedyńczych ryb [m-3] sV σ bs , i Niezależnie, z pomiarów laboratoryjnych akustycznych i rybackich zależność ciężaru ryby od jej długości TS(L)=m log(L)+b ↓ L W(L)=A LB koncentracja biomasy ryb w danym interwale [g m-3] M i = N fish ,i Wi z integracji echa m i b z literatury (dla danego gatunku) A i B z literatury albo od Darka (dla danego gatunku) Na każdym odcinku obliczamy też przesondowaną objętość, sumując zatem kolejne odcinki przekroju znamy całkowitą masę ryb i sumaryczną objętość. Suma objętości wszystkich transektów danego fiordu i znajomość jego całkowitej objętości pozwala aproksymować tonaż ryb w całym fiordzie. 200 Lmin = 6.1 cm Lmax = 24.3 cm W [g] 150 polar cod trawl catch and linear regression method W(L)=A LB, A=0.005, B=3.04, R=0.98 100 50 0 0 5 10 15 L [cm] 20 25 30 1500 W [g] NOAA, Atlantic cod Wigley S.E., McBride H.M., and McHugh N.J., Length-Weight Relationships for 74 Fish Species Collected during NEFSC Research Vessel Bottom Trawl Surveys, 1992-99, NOAA Technical Memorandum NMFS-NE-171, March 2003 1000 500 0 0 10 20 30 L [cm] 40 50 -30 TS [dB] -40 -50 -60 Atlantic cod polar cod -70 0 1 10 2 10 fish length [cm] 10 -30 TS [dB] -40 -50 -60 Atlantic cod polar cod -70 10 20 30 TS_dorsz = 20 *log (L) - 68.9; TS_dorszyk= 21.8 *log (L) - 72.7; L [cm ] 40 50 60 fish length [cm] 70 80 90 100 Simmonds and MacLennan, 2005, Fisheries acousticss, Blackwell Publishing, 437 pp. Benoit, Simard, Fortier, Hydroacoustic detection of large winter aggregations of Arctic cod (Boreogadus saida) at depth in icecovered Franklin Bay, Beaufort Sea), 2008, JGR, vol.113, 29-30.07.2015 łowiliśmy 13-23 mm TL dorszyki polarne - głównie w górnych 20m Kongsfiord 2013 poprzeczka zewnętrzna Kongsfiord 2013 15 10 2013 5 0 -80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 % udział % udział number of FT on 70kHz - 2980 10 number of FT on 70kHz - 592 5 0 -80 -10 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 -20 -10 Kongsfiord 2014 poprzeczka zewnętrzna Kongsfiord 2014 15 10 0 -80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 % udział 2014 5 10 number of FT on 70kHz - 922 5 0 -80 -10 -70 -60 -50 -40 -30 Kongsfjorden 79.06 2013 79.04 Kongsfiord 2013 poprzeczka srodkowa 2014 15 79 2013 78.98 % udział 79.02 10 number of FT on 70kHz - 1527 5 78.96 0 -80 78.94 -70 78.92 -50 -40 -30 -20 -10 -20 -10 Kongsfiord 2014 poprzeczka srodkowa 78.9 78.88 78.86 11 -60 15 11.5 12 lon 12.5 2014 % udział lat % udział number of FT on 70kHz - 5952 10 number of FT on 70kHz - 1306 5 0 -80 -70 -60 -50 -40 -30 Kongsfiord 2013 poprzeczka zewnętrzna glebokosc [m] 0 100 2013 200 300 -70 -65 -60 -55 -50 -45 -40 -35 -30 FT [dB] Kongsfiord 2014 poprzeczka zewnętrzna -25 -20 2014 100 200 -60 -50 -40 FT [dB] -30 -20 -10 Kongsfiord 2013 poprzeczka srodkowa 0 2013 glebokosc [m] 300 -70 100 200 300 -70 -65 -60 -55 -50 -45 -40 -35 FT [dB] Kongsfiord 2014 poprzeczka srodkowa -30 -25 0 2014 glebokosc [m] glebokosc [m] 0 100 200 300 -70 -65 -60 -55 -50 -45 -40 FT [dB] -35 -30 -25 -20 Kongsfiord 2014 profil podłuzny (rysowany wzdłuż długosci geogr.) 0 depth [m] -30 100 -40 -50 200 -60 300 15 15.5 16 16.5 dlugosc geograficzna wartosc =10 dla TS>=-55dB, wartosc -10 dla TS<-55dB depth [m] 0 10 5 100 0 200 300 15 -5 15.5 16 dlugosc geograficzna 16.5 -10 biomass_fjord_total biomass_fjord_total po usunięciu outliers fish biomass [tonnes] a b biomass_fjord_total po usunięciu outliers z jednakowymi rozkładami TS cdla całych fiordów 800 800 800 800 700 700 700 700 600 600 600 600 500 500 500 500 400 400 400 400 300 300 300 300 200 200 200 2014 K 200 100 100 100 100 d biomass_fjord_total <Sv>cały fiord *Voltotal 1 2 3 4 H 0 1 2 3 4 0 1 2 3 4 0 1 2 3 4 0 1 2 3 4 2013_K 2013_H 2014_K 2014_H