Geir Pedersen, Olav Rune Godø, Egil Ona, Gavin J. Macaulay, Ревизирана оценка на силата и дължината на синята (Micromesistius poutassou): последици за оценките на биомасата, ICES Journal of Marine Science, том 68, брой 10, ноември 2011 г., Страници 2222–2228, https://doi.org/10.1093/icesjms/fsr142

целта

Резюме

Pedersen, G., Godø, O. R., Ona, E. и Macaulay, G. J. 2011. Ревизирана оценка на силата и дължината на синята (Micromesistius poutassou): последици за оценките на биомасата. - ICES Journal of Marine Science, 68: 2222–2228.

Въведение

Синият валц (Micromesistius poutassou; по-нататък BW) е гадоид, чието разпространение се простира от Мароко до Шпицберген, главно по континенталните граници, прониквайки в Баренцово море, но също така в Средиземно море и северната част на Атлантическия океан. Основният експлоатиран запас е мигриращ и хвърля хайвера си на запад от Британските острови от февруари до април (Monstad, 2004), където образува големи агрегати с висока плътност между 300 и 500 m дълбочина, които са подходящи за акустично проучване и ефективно тралене. Изглежда, че детските зони са по ръбовете на рафтовете от Мароко до Северна Норвегия. Запасът се добива главно западно от Британските острови по време на хвърлящия хайвер сезон, а по-късно през сезона и в южната част на Норвежко море. Хвърлящият хайвер достигна рекордно високо ниво през 2003 г. в резултат на силно набиране, но оттогава намаля в резултат на дисбаланс между експлоатация и набиране. Набирането е било силно през всички години от 1995 до 2004 г., но е било по-слабо през 2005 и 2006 г. Годишният улов на BW надхвърля 2 милиона тона от 2003 г. Препоръките на ICES за общ допустим улов през 2007 и 2008 г. не трябва да надвишават 980 000 и 835 000 т, съответно (ICES, 2008a).

Търсейки нова връзка, измерванията на TS бяха проведени по време на годишните изследвания на BW от 2003 до 2007 г., използвайки различни платформи за наблюдение. In situ TS измервания на BW са били извършвани и преди (Nakken и Olsen, 1977; Robinson, 1982; Forbes, 1985), но през последните години най-голяма част от работата, свързана с акустичното разсейване от BW, е свързана с тясно свързания южен синя (Micromesistius australis; SBW). Този вид се среща в южното полукълбо, особено около Нова Зеландия и южната част на Южна Америка (McClatchie et al., 1998; Dunford and Macaulay, 2006). McClatchie et al. (1998) изчислява средната TS на SBW от периферията на плитчините, използвайки ехозвукови сигнали с разделен лъч и с един лъч. Те също така моделираха TS, използвайки приближението на Kirchhoff, приложено към ръчно дигитализираните отливки на плувния мехур. Dunford and Macaulay (2006) представиха резултати от моделирането на Kirchhoff на гипсови отливки SBW, сканирани с помощта на ръчен триизмерен лазерен скенер.

Основната цел на настоящото проучване беше да се осигури нова връзка TS-дължина за BW въз основа на висококачествени измервания in situ, проведени на местата за хвърляне на хайвера. Развитието на стабилизирани под налягане преобразуватели и напредъкът в платформената технология през последното десетилетие позволи да се намалят ехозвуковите сигнали до дълбочината, заета от BW, и следователно да се постигне тази цел (Kloser et al., 1997; Gauthier and Rose, 2002; Dalen et al., 2003; Klevjer and Kaartvedt, 2006).

материали и методи

Измерванията на BW TS бяха направени по време на пет круиза през периода 2003–2007. Като цяло бяха получени 33 комплекта измервания с помощта на четири ехозвукови платформи (потопяем преобразувател, теглено тяло, стационарна платформа, TS сонда). За да се получат данни с достатъчно високо качество, обхватът на измерване на ехолота беше кратък (50–80 m), с висока честота на повторение на импулса (обикновено 3-4 s − 1). Изследователският съд беше спрян напълно по време на всеки експеримент, освен когато се използва тегленото тяло. Настройките на ехолота са изброени в Таблица 1 заедно с подробности за акустичните компоненти. Всички ехозвукови платформи използват акустични приемо-предаватели Simrad EK60 (Andersen, 2001). Някои от платформите съдържаха 120 kHz акустичен ехолот, но от това бяха получени няколко висококачествени набора от данни, така че тук не са представени резултати от 120 kHz.

Настройки на ехолота и състав на TS оборудване, използвано в това проучване.

Параметър. 2003 ES38DD. 2005 ES38DD. 2005 b ES38DD. 2006 ES38DD. 2007 ES38DD .
Честота (kHz) 38 38 38 38 38
Мощност (W) 400 2000 г. 2000 г. 2000 г. 2000 г.
Усилване на преобразувателя (dB) 20.9 26.4 24,0 26.8 21.8
Продължителност на импулса (ms) 1.024 1.024 0,256 1.024 1.024
Ширина на лъча по дължината на кораба 3 dB (°) 7.1 6.9 7.1 7.2 7.4
Ширина на лъча Athwartship 3 dB (°) 7.1 6.9 7.1 7.1 7.3
Платформа Потопяем преобразувател Теглено тяло Кацалка TS сонда TS сонда
Контрол на отношението Нито един Нито един Gimbal Активен Активен
Местоположение на приемо-предавателя Кораб, чрез теглещ кабел Кораб, през 1300 m теглещ кабел Цилиндър за налягане до датчика Кораб, чрез теглещ кабел 6000 m Кораб, чрез теглещ кабел 6000 m
Допълнителен преобразувател - 120–7DD 120–7DD 120–7DD 120–7DD
Параметър. 2003 ES38DD. 2005 ES38DD. 2005 b ES38DD. 2006 ES38DD. 2007 ES38DD .
Честота (kHz) 38 38 38 38 38
Мощност (W) 400 2000 г. 2000 г. 2000 г. 2000 г.
Усилване на преобразувателя (dB) 20.9 26.4 24,0 26.8 21.8
Продължителност на импулса (ms) 1.024 1.024 0,256 1.024 1.024
Ширина на лъча по дължината на кораба 3 dB (°) 7.1 6.9 7.1 7.2 7.4
Ширина на лъча Athwartship 3 dB (°) 7.1 6.9 7.1 7.1 7.3
Платформа Потопяем преобразувател Теглено тяло Кацалка TS сонда TS сонда
Контрол на отношението Нито един Нито един Gimbal Активен Активен
Местоположение на приемо-предавателя Кораб, чрез теглещ кабел Кораб, през 1300 m теглещ кабел Цилиндър за налягане до датчика Кораб, чрез теглещ кабел 6000 m Кораб, чрез теглещ кабел 6000 m
Допълнителен преобразувател - 120–7DD 120–7DD 120–7DD 120–7DD

Колоните, отбелязани с 2005 a и 2005 b, показват съответно настройките за ехолот на теглено тяло и ехолот на кацане.

Настройки на ехолота и състав на TS оборудване, използвано в това проучване.

Параметър. 2003 ES38DD. 2005 ES38DD. 2005 b ES38DD. 2006 ES38DD. 2007 ES38DD .
Честота (kHz) 38 38 38 38 38
Мощност (W) 400 2000 г. 2000 г. 2000 г. 2000 г.
Усилване на преобразувателя (dB) 20.9 26.4 24,0 26.8 21.8
Продължителност на импулса (ms) 1.024 1.024 0,256 1.024 1.024
Ширина на лъча по дължината на кораба 3 dB (°) 7.1 6.9 7.1 7.2 7.4
Ширина на лъча Athwartship 3 dB (°) 7.1 6.9 7.1 7.1 7.3
Платформа Потопяем преобразувател Теглено тяло Кацалка TS сонда TS сонда
Контрол на отношението Нито един Нито един Gimbal Активен Активен
Местоположение на приемо-предавателя Кораб, чрез теглещ кабел Кораб, през 1300 m теглещ кабел Цилиндър за налягане до датчика Кораб, чрез теглещ кабел 6000 m Кораб, чрез теглещ кабел 6000 m
Допълнителен преобразувател - 120–7DD 120–7DD 120–7DD 120–7DD
Параметър. 2003 ES38DD. 2005 ES38DD. 2005 b ES38DD. 2006 ES38DD. 2007 ES38DD .
Честота (kHz) 38 38 38 38 38
Мощност (W) 400 2000 г. 2000 г. 2000 г. 2000 г.
Усилване на преобразувателя (dB) 20.9 26.4 24,0 26.8 21.8
Продължителност на импулса (ms) 1.024 1.024 0,256 1.024 1.024
Ширина на лъча по дължината на кораба 3 dB (°) 7.1 6.9 7.1 7.2 7.4
Ширина на лъча Athwartship 3 dB (°) 7.1 6.9 7.1 7.1 7.3
Платформа Потопяем преобразувател Теглено тяло Кацалка TS сонда TS сонда
Контрол на отношението Нито един Нито един Gimbal Активен Активен
Местоположение на приемо-предавателя Кораб, чрез теглещ кабел Кораб, през 1300 m теглещ кабел Цилиндър за налягане до датчика Кораб, чрез теглещ кабел 6000 m Кораб, чрез теглещ кабел 6000 m
Допълнителен преобразувател - 120–7DD 120–7DD 120–7DD 120–7DD

Колоните, отбелязани с 2005 a и 2005 b, показват съответно настройките за ехолот на теглено тяло и ехолот на кацане.

Акустично оборудване

Преобразувателят се задържа на постоянна дълбочина над или в рамките на BW слоевете по време на всеки експеримент. Кормило, монтирано в горната част на платформата, гарантира, че датчикът има стабилна и относително постоянна посока. Бяха извършени осем измервателни комплекта на различни дълбочини и суровите еходати бяха съхранени за последваща обработка. Оборудването е описано по-подробно от Ona (2003).

През 2005 г. беше използвано голямо торпедообразно (дълго 2,14 м, 0,51 м диаметър), дълбоко теглено тяло (Dalen et al., 2003), с тегло ~ 620 кг във въздух. Освен с ехолотите, беше оборудвано със сензори за измерете стъпката, ролката и дълбочината на тегленото тяло. По време на измерванията на TS тялото беше изтеглено на 2-3 възела и поставено директно над или в слоевете на BW.

Десантът (т.е. стационарната акустична платформа) беше основно голяма рамка, съдържаща флотация и инструменти, която беше прикована към морското дъно с помощта на котва и акустично освобождаване. Линията за акостиране беше с найлон с диаметър 5 mm и не се виждаше в акустичните данни (Johansen et al., 2006; Wenneck et al., 2008). Преобразувателите са монтирани от долната страна на рамката, гледащи надолу. Записани са и данни от компас, инклинометър и сензор за дълбочина. Ехолотът в спускаемия апарат е конфигуриран според действителната площ и ситуацията на измерване, след това е разположен в райони с добри акустични регистрации на BW и е оставен за период до 24 часа през 2005 и 2006 г.

TS сондата е инструмент, специално проектиран за подробно акустично измерване на акустичното обратно разсейване от риби (Ona и Pedersen, 2006). Преобразувателите са монтирани на платформа с кардан, чиято посока може да се контролира от кораба. Дълбочината на сондата, наклонът и ролката на платформата на преобразувателя се наблюдават непрекъснато и всички данни се съхраняват за по-късен анализ. Сондата беше спусната в BW слоеве през 2006 и 2007 г. Калибрационна сфера беше разположена под преобразувателя в повечето експерименти, за да следи работата на преобразувателите по време на измерванията.

Акустично калибриране

Всички ехозвукови устройства бяха калибрирани съгласно препоръчаните процедури (Foote, 1983; Foote et al., 1987), като се използва волфрамово-карбидна сфера с диаметър 38,1 mm (WC 38,1), с изключение на калибрирането на системата от 38 kHz през 2003 г., когато 60 -мм се използва медна сфера (Cu 60). Въпреки че всички преобразуватели, използвани в това проучване, са стабилизирани под налягане, техните характеристики се променят с дълбочина (Pedersen et al., 2009). Изменението на калибрирането с дълбочина се измерва чрез позициониране на сферата близо до акустичната ос на 10–15 m под преобразувателите, след което преобразувателите се спускат на 500 m на стъпки от 50 m. Това беше извършено или в Бьорнафьорд, южно от Берген, Норвегия, или в защитени райони на западното крайбрежие на Шотландия. Промяната в наблюдаваната TS на сферата с дълбочина е използвана за коригиране на TS измерванията на рибата. В няколко от експериментите с TS, сфера (Cu 60 или WC 38.1) също е била окачена под преобразувателя, за да следи работата на преобразувателя с течение на времето. Калибриране на дълбочина не се извършва през 2006 и 2007 г., когато се правят оценки на корекции въз основа на измервания на сферата за калибриране, разположена под датчика.

Биологично вземане на проби

За извършване на биологични проби от агрегатите на BW са използвани четири съда: RV „G. О. Сарс “(2005 и 2006), RV„ Йохан Хьорт “(2003), MS„ Libas “(2005) и MS„ Eros “(2007). Пелагичен трал (Åkratrawl) с обиколка 486 m с вертикален отвор 25–35 m е използван за вземане на проби от рибите преди и/или след TS измервания, проведени от RV „G. О. Сарс “и RV„ Йохан Хьорт “. На РВ „Г. О. Сарс “, този трал беше оборудван с мултисемплер (Engås et al., 1997), с три кофра, които могат да се отварят и затварят дистанционно. На някои станции (обиколка 1200 m) са използвани 587-метрова обиколка Åkratrawl и голям търговски BW трал (Egersundtrawl). Както на MS „Libas“, така и на MS „Eros“, е използван търговски BW трал с мрежа от 22 mm.

Уловът от траловете се сортира и претегля, като рибите се идентифицират по видове, когато е възможно, или по-високи таксони, когато идентификацията на видовете не е осъществима. Обикновено се измерва подпроба от 50 BW за обща дължина и тегло, определя се техният пол и възраст и се оценява степента на зрялост, съдържанието на стомаха, натоварването от паразити и размера на черния дроб. Дължината и теглото също са измерени от допълнителна проба от 50-150 BW от всеки трал.

TS анализ

Един от основните потенциални източници на пристрастия при TS измерванията на BW е приемането на множество цели (McClatchie et al., 1998). Неправилни оценки на TS за риба могат да бъдат генерирани, когато в обема на акустичната проба има повече от една цел (Sawada et al., 1993; Soule et al., 1995, 1997). Това отчасти се дължи на физически (Foote, 1996) и системни ограничения, така че бяха взети предпазни мерки за избягване на проблема в настоящото проучване; преобразувателите бяха спуснати близо до или в BW слоевете, измерванията бяха ограничени до къси разстояния от преобразувателя, всички TS данни бяха изследвани, за да се отхвърлят файлове с прекалено гъста агрегация на риби и всички масиви от данни с индикация за смесване с други видове като мезопелагични риби, уловени в траловете) са били изхвърлени.

Откриванията от потенциални BW цели бяха изолирани с помощта на алгоритъма за откриване на единична цел Simrad EK60 (Таблица 2), даващ оценки на TS и положение в лъча (обхват, преден/заден и ъгъл на пристанище/десен борд). Ъгловите позиции бяха преобразувани в ъгъл извън акустичната ос и беше приложен праг за премахване на цели, които се смятаха за твърде далечни от оста. Граничният ъгъл е избран въз основа на анализ на броя на целите като функция от ъгъла извън оста. Граничният ъгъл обикновено се задава постоянен в целия диапазон на дълбочината на целта, а за ъгъл на лъча от 7 °, това обикновено е 3 ° (Peña, 2008). Тази стойност обаче е компромис и излишно изхвърля цели на къси разстояния и включва нежелани цели на по-голям обхват, така че оценихме ъгъла на отрязване като функция на дълбочината поотделно за всеки експеримент. Намаляването на граничния ъгъл с увеличаване на обхвата се изчислява на стъпки от 0,5 °, за да се позволи загуба на цели чрез ниски съотношения сигнал/шум във външните части на акустичния лъч.

Настройки на параметри, използвани в алгоритъма за откриване на едно ехо EK60 в това проучване.