RELASJONER MELLOM INTEGRERTE EKKO INTENSITETER OG FISKETETTHET

Transkript

1 RELASJONER MELLOM INTEGRERTE EKKO INTENSITETER OG FISKETETTHET Hovedoppgave i fiskeribioogi av Ingof Røttingen Norges Fiskerihøgskoe Våren 1975 Universitetet i Bergen

2 - 2 - INNHOLD I. INNLEDNING Side 4 I. MATERIALE OG METODER Definisjoner Lokaitet For søksopp stiing Forsøksmærer c I~strumentering a'. b. c. d. Ekkoodd Svinge re Ekkointegrator og oscioscop Kamera Kaibrering av akustisk utstyr 13 b. d. Data for mciemikrofon Retning sdiagram So\rce Leve og Votage Response Kaibrering med referansekue Fisk som be anvendt under mcieforsøkene 18 _ 8. Hydrografi 20 :'9. Sammenigning av target strength 21' fra fiskens rygg og bukside. it GYLDIGHETSOMRÅDE FOR PROPORSJONALITET MELLOM INTEGRERT EKKOINTENSITET OG FISKETETTHET. Teori Integratorutsag fra forsøksmærer Resutater Diskusjon 34.

3 IV. VARIANSKOMPONENTER I AKUSTISKE BESTANDSESTIMAT. Teori Target strength for en fiskekonsentrasjon 47 ~. Standard avvik Konfidensinterva Resutater Diskusjon 50 V. SAMMENDRAG 58 VI. TAKK 59 VII. LITTERATUR 60

4 - 4 - I. INNLEDNING I fiskeriforskningen har man atid vært interessert i de absoutte størreser på fiskepopuasjonene som danner grunnag for de forskjeige fiskeriene. (.) Tradisjonet har bestandenes størrese bitt beregnet ved hjep av fangststatistikk, merkeforsøk og bioogisk prøvetaking av fangster og sike metoder er tidkrevende, og man vi ikke få et bide av.. hvordan bestandsstørrese og sammensetning er i øyebikket, men (på den tid undersøkesen eer merkingen be foretatt, gjerne år i ) forveien. i Nye og bedre søke- og fangstmetoder har medført at fiskeriene kan utvike seg så. raskt at overbeskatning kan forekomme før man har fått overbikk over bestandens størrese og sammensetning ved hjep av de tradisjonee metoder (GULLAND 1971). Det er derfor behov for mere direkte metoder ti å beregne bestandsstørreser. Akustisk mengdemåing er en direkte og reat,iy ny metode, sev om akustiske instrumenter har vært i bruk i mange år i fiskeriforskningen. De har vist seg uunnværig i registrering av fiskeforekomster, og sike instrumenter har også vært brukt i kartegging av bestandenes reative størrese. Med innføringen av ekkointegratoren (DRAGESUND & OLSEN 1965) kunne de akustiske undersøkeser få et mere kvantitativt preg enn tidigere. NAKKEN & VESTNES (1970) gir en beskrivese av integratorens oppbygging og virkemåte, og teoretisk bakgrunn for metodikk og anvendese gir MIDTTUN & NAKKEN (1968, 1971) og FORBES & NAKKEN (1972). Mengdemåing med integrator bygger på at tettheten av fisk er proporsjona med integrert ekkointensitet når spredningstapet bir kompensert ~' for på en bestemt måte (MIDTTU:\f & NAKKEN 1971). Ved høge tett-

5 - 5 - heter regner man.tned at signaspenningen bir modifisert av indirekte spredning, ydabsorbsjon og,~~yg${'!_:ff~~kt, og føgeig vi ikke proporsjonaiteten meom fisketetthet og ekkointensitet være gydig. Man me regne med to typer av usikkerhetsmomenter ved akustisk bestandsestimering {YUDANOV ~.!:, a. 1974): ( ) Z) Usikkerhetsmomenter som skydes innebygget variasjon i mijøet. usikkerhetsmomenter som skydes dcrig kjennskap ti parametre som inngir i bestandsberegningen. Dette, gjeder bide akustiske og bioogiske parametre, f.eks. < hvordan ydrefeksjonen fra en fisk forandrer seg med art, størrese og adferd. Det er tidigere foretatt en de eksperimentee mcinger av tar_getstre~.gth pe enketfisk {HARDEN JONES & PEARCE 1958, MIDTTUN & HOFF 1962, SHIBATA 1970, NAKKEN & OLSEN 1973} og en de av resutatene er summert i LOVE {1971). I en fiskestim vi det være akustisk p<3.virkning meom individene, men pe dette fet er det gjort ite eksperimentet arbeid (LOVE, op.cit.). Det har ofte vært forbundet med vanskeigheter å f<1 fastagt den nøyaktige fisketetthet man har måt ydrefeksjonen av. Tettheten 'har som rege vært måt indirekte, ved tråha, undervannsfotogra >fering og teing av fisk på, ekkogrampapiret. Det er imidertid måt integratorutsag fra fisk i "bur", atså med / en kjent tetthet. Men formået her har vært å få en integratorkonstant for en bestemt art (JOHANNESSON & LOSSE 1973, JOHANNESSON & ROBLES 1973). Utgangspunktet for min oppgave var derfor å ha et kjent anta fisk i en mær av kjent voum, og så måe ekkointegratorutsagene for forskjeige kjente fisketettheter. Ved en sik metodikk tok jeg sikte på å beyse føgende forhod:

6 - 6 - ) Å fei et begrep om skyggeeffekt ved ei meie integratorverdien for forskjeige tettheter, og sei undersøke om proporsjonaiteten meom tetthet og ekkomengde var tistede sev ved de største tettheter. 2) Ved ei sammenigne verdiene ti en serie enketping ~_.~..._." fra samme fisketetthet med en referanseverdi, vi en kunne estimere en_ tet.~get stre.p.gth verdi for denne fiske- ~ ' - ""- --::".C.' tettheten og standard avvik og konfidensinterva for dette estimatet. " II. MATERIALE OG METODER. Definisjoner ' P! mange områder innen fiskeriakustikk er det i dag ingen fast norsk terminoogi. forkorteser fra: I dette arbeidet har jeg derfor benyttet terminoogi og Manua of methods for fisheries resource survev 1/ v and appraisa. Part 2. The use of acoustic instrun1ents for fish detection and abundance estimation. FAO, Roma Ed. S. T. Forbes & O. Nakken. Fiskevinkeen er definert som vinkeen meom det horisontae pan og en inje dradd gjennom overkjeven og roten av haen (OLSEN 1973). Fiskens havverdivinke er det vinkeområde som fisken kan ha ti horisontapanet hvor ydrefeksjonen er mer enn det have ( -3dB) av maksimum ydrefeksjon (Fig. 2. 7). Integratorutsag er brukt synonymt med størresesv-erdi av integrert ekkointensitet. Som betegnese for den Briggske ogaritme er og brukt. {")

7 ;'-'j Lokaitet Mc1ingene be utført i et sund, Vestre Høen, meom Lepsøy og Geitarøy i Os Herred, Hordaand, i tidsrommet mai - august Lokaiteten igger beskyttet, sundet har en største bredde p.t 200 m, men bare ca. 10 m i hvert av innøpene. Dypet var 13 m og det var bøt eirbunn. Lokaiteten har vært benyttet ved akustiske forsøk tidigere {NAKKEN & OLSEN 1973), og viste seg da å være ve egnet ti formået. 3. Forsøksoppstiing Forsøksoppstiingen er vist på Fig. 2.. En fette på 11 m x 5, 5 m dannet fundament for aboratorium med akustisk utstyr og beboeseshus. For at fåten skue igge mest muig i ro, be den bc1de oppankret og fortøyd ti and med fere trosser. Avstanden ti and var ca. 20 m. ~ektrisitet ti det akustiske utstyret be ført ombord ved en 'i' '--..~-- kabe som hang i et uftstrekk. Under fåten hang en ståramme. Den var festet ti fetten i 4 ståwirer, og det be festet vekter ti rammen for at wirene skue være strukket ti enhver tid. Lengden på wirene kunne regueres fra fåten. Svingerphe be montert på stårammen med svingerfaten pekende oppover (Fig. 2. 1). Ep. vagte :f:~~g,ende oppsett fordi en ønsket å arbeide med fisken så nær overfaten som muig, og ved å passere svinger~,fie ved bunnen ' fikk en størst muig avstand meom svinger,'he og fisken. Fordeene ved å ha fisken nær overfaten er fere. Fisken be før forsøkene oppbevart i vanige mærer som var ca. 5 m dype. Fisken be derfor akkimatisert ti dyp fra ti 4 meter. Da svømmebæren regnes for å være av stor viktighet når det gjeder ydrefeksjon, var det derfor ønskeig å foreta måingene mens fisken sto i et dyp den

8 \ 0 V \ \ o \ \0 \ \ \ o \ \ \. \ ' ~---~~~-r. o 2.5m 11.1 m \ \ / o \ '. \ \ \ / o \ o \ o\ 2 " 4 /~ 5 Fig Forsøksoppsett. 1) Forsøksmær, 2) svingere, 38 khz og 120 khz, 3) kamera, 4) ståramme, 5) vekter og 6) fåteø

9 - 9 - var akkimatisert ti. Det vie ogsci være en forde å ha fisken nær overfaten ved påfying av fisk i forsøksmæren. 4. Forsøksmærer Forsøksmærene var strukket av to stciringer som hver hadde en radius på to meter (Fig. 2. 2). For ei unngci det sterke ekkoet fra disse ringene, be mærene konstruert sik at ringene kom et godt stykke henhodsvis over og under seve rommet hvor fisken be passert. Man kunne da instie intervaet på integratoren sik at man ikke fikk integratorutsåg fra disse ringene (Fig. 3. 2). Integratoren var modifisert sik at intervaet kunne justeres i 10 cm trinn, mot vanig for hver meter. Ti forsøksmærene be.det brukt knuteøs nyonnot. Måene går fram av Tabe 2... Mær be brukt under måeforsøkene med sei og makre, og mær 2 ti måeforsøkene med brising. Tabe 2.. Data for forsøksmærer. Voumet be beregnet -som om det var to avskårede kjeger som støtte mot hverandre med den minste faten. Tota. Høyde på Største Minste Maskehøyde fis1<'erom diameter diameter vidde {m) (m) på fiske- på fiske- {mm) rom {m) rom (m) Mær Mær Voum av fiskerom (rn3) Ved påfying av fisk i forsøksmærene be mærene heist opp i overfatestiing. I taket på mærene var det aget en åpning (.Fig. 2. 2) som kunne åpnes og ukkes ved en enke snoranordning. Det ønskede anta fisk be suppet ned gjennom denne åpningen, og deretter be mæren firt ned ti det ønskede dypet.

10 , ' Fig Forsøksmær. 1) Høgde på fiskerom, 2) tota høgde, 3) største diamete; på fiskerom, 4) minste diameter på fiskerom, 5) åpning, 6) s:t;e~ri'nger og 7) iner ti opphengingspunkt på fåten. Verdier i Tabe 2.. 1

11 Dette gikk uten vanskeigheter ved påfying av sei og brising, men makreen hadde en tendens ti å bi svært uroig når mæren be heist opp og ned. Makreen hadde da en tendens ti å svømme mot notveggen. Under måeforsøkene med makre be det derfor montert et pastrør med diameter O cm fra overfaten og ned i åpningen på mæren. Ved påfying be fisken suppet ned i dette røret. 5. Instrumentering a. Ekkoodd Et bokkdiagram av instrumenteringen er vist på Fig brukt to typer ekkoodd, Simrad EK-38 A og Simrad EK-120 A. Simrad EK-38 A opererer på frekvensen 38 khz og er det mest aminneige ekkoodd i bruk ved de norske fiskeriundersøkeser. Det be Simrad EK-120 A er et høgfrekvent ekkoodd med frekvens 120 khz. Pingraten på begge ekkoodd var 4 ping pr. sekund. "'.,.. ""- Under måeforsøkene var kontroinstiingen føgende: Mo de Ga in WL -20 db Pusengde 0.3 ms eer 0.6 ms (EK-38 A) J_ o. ms eer 0.6 ms (EK-120 A) Båndbredde Wide Effekt 1/10 Svingeren som var tikopet 38 khz-ekkooddet hadde dimensjonene 10 cm x 10 cm, mens svingeren ti 120 khz-oddet var sirkuær med en diameter på 5 cm.

12 EKKOLODD 120kHz INTEGRATOR SELEKTOR OG TRIGGER EKKOLODD 38kHz OSCILLOSKOP HYDRO FON Fig Bokkdiagram av instrumentering. EKKOLODD INTEGRATORENHET SKRIVER Fig Skjematisk framstiing av signabehandingen i ekkointegratoren (NAKKEN & VESTNES 1970).

13 Ti registrering og avesning av data be det brukt et to-kanas oscioscop, og en ekkointegrator (Simrad QM Mk II) med en tokanas skriver (Hewett Packard 7702 B). Signabehandingen i ekkointegratoren er vist skjematisk i Fig (NAKKEN & VESTNES 1970). Hver m<heserie var på 5 minutter sik at man fikk integra_torut-. sag fra 1200 enketping for hver fisketetthet. Under måeforsøkene var kontroinstiinge:t;e på ekkointegratoren føgende: Mo de Speed Comp. O knots d. Kamera Ti fotografering av fisken i forsøksmæren be det brukt et sjøvopptrekkende "Robot roya camera". Dette be passert i et vanntett kamerahus i metaet. Kameraet be passert het vannrett i kamerahuset, og fra dette gikk det en to-faset kabe med utøserknapp opp ti fåten. 6. Kaibrering av akustisk utstyr a. Data for mc1emikrofon Måemikrofonen som be brukt under kaibreringen av utstyret var av type LC 32, Atantic Research Corp., seria no. 885 (FORBES & NAKKEN 1972). Måemikrofonen var kaibrert ved Simrads mc1estasjon i Horten , i en vanntemperatur på 7, 2 C. Tidigere kaibreringer

14 utført av Simrad viser imidertid en sammenheng meom temperatur.. '-~ "- og mikrofonføsomhet. Simrad oppgir verdien med korreasjon for ~.,_./ ~ ".. --~... temperatur og frekvens. Verdiene som be benyttet (Tabe 2. 2) er derfor bitt korrigert ti den temperatur som be m<ht under kaibreringen av utstyret. Tabe Data for m<hemikrofon LC 32, ser. no SRt "' mott~-~~:rføsomhet i db//1 vot pr. p-bar. Stt.. senderføsomhet i db/ / fbar pr. vot ref. m. 38 khz 120 khz Vanntemp. o C 13, Det be p~sett ved hjep av vater at de be montert pc1 stc1rammen (Fig. be sc1 hengt pc1 pass under fc1ten. svingerfatene ~ paraet da 2. 1). Stc1rammE)n med svinge71e Oscioscopet be tikopet måemikrofonen, og akustisk akse for svingerene be funnet i punktet hvor en este av maksimum utsag p~ oscioscopet. Ved c1 justere wirene som stc1rammen var opphengt i, be akustisk akse instit omtrent rett under opphengningspunktet for forsøksmærene, sik at sentrun i forsøksmærene kom ti å igge i akustisk akse. Midtpunktet i forsøksmærene var p~ 2, 5 n1.eter.. s dyp, og i dette dypet be ekkooddenes direktivitet funnet ved at mc1emikrofonen be ført utover i 10 cm trinn ~\ ~ --' fra sentrum, og utsagene pc1 osciosc.opet be notert. Ved c1 bruke maksimautsaget (akustisk akse) som referanseverdi, fikk man retningsdiagrammer som vist i Fig

15 15.,.,. ;.'--.,. ' '.,.- N,i - s N s Fig Re.tningsdiagram i 2.5 m dyp. A) 38 khz, svinger 10 cm x 10 cm, B) 120 khz, svinger diameter 5 cm~ Ae verdier i db.

16 c. Source eve og Votage response , /"' Instrumentoppstiing og arbeidsprosedyre for source eve og votage response (mottagerføsomhet) måinger er beskrevet i FORBES & NAKKEN (1972).. En måtte imidertid modifisere prosedyren for votage response måinger. Siden måemikrofonen måtte passeres over svingeren (Fig. 2. ), fikk man en refeksjon fra overfaten ncir en skue justere Input mikrofon ti avesning vot (O db// '- ~"- - -~" rms vot) ut i fra ekkooddmottager. En kunne derfor ikke sende kontinuerig signa fra måemikrofonen sik som beskrevet i prosedyren, signaet fra måemikrofonen måtte trigges manuet. Source eve be beregnet etter formeen: SL = SL = V hydr = 5 Rt = V _, hydr SRt + 20 og R. _c:mrce eve (db/ / pbar ref m) Utsag på måemikrofon ( db//1 vot rms) MottagerføsoD,J-het for måemikrofon (2. 6. a) R = Avstand i ~~-!er meom svinger og måemikrofon Votage response be beregnet etter fqrmeen: VR VR V. r G 5 tt -- = = = = Yr - G - (Stt + Vhydr - 20 og R) Votage response (db//1 vot pr. pbar) Anta vot ut fra ekkooddmottager (db ref vot) : Ekkooddets forsterkning Måemikrofoners senderføsomhet ( a.) Resutatene fra kaibreringen går fram av Tabe 2. 3.

17 Tabe Kaibreringsdata for ekkoodd som be brukt under måeforsøkene. Ekkoodd Source eve {db/ /pbar ref m} Votage response (db/ /vot pr. p.bar) 1/10 effekt 1/1 effekt EK-38 A ~0 EK-120 A o For at resutatene fra de forskjeige måeseriene skue være sammenignbare, måtte det ikke skje forandringer i source eve eer mottagerføsomheten. Forandringer kan bant annet skje ved begroing av svingerfaten. Som kontro på dette, be det en gang hver uke foretatt en kaibrering med en kompakt ståkue, (diameter 5 cm), i det etterføgende betegnet som referansekue. Den teoretiske verdien for referansekua er -38, db, og de måte verdier går fram av Tabe Tabe Måte verdier for referansekue (diameter 5 cm) Target strength (db) "' ~ r, Enketping integratorutsag Frekvens Anta i Maks. verdi Min. verdi Midde- (mm/ref O db) (khz) obs. verdi o

18 Avvik fra middeverdi er ca. "'t db, og dette skydes en viss variasjon i sj'urce eve, men cirsaken kan ogsci være avesnings- ) nøyaktighet~'?r6g bevegese av kue og fcite. Jeg har brukt middeverdiene som grunnag for senere beregninger. Target strengtj: for fisk beregnes etter formeen: 20 og mm utsag - fisk + TS re f eranse k u 1 e mm utsag referansekue,{nakken & OLSEN 1973) 7. Fisk som be anvendt under mcieforsøkene Det be utført akustiske mciinger på føgende arter: Sei, Brising, Makre, Poachius virens (L.) Sprattus sprattus (L.) Scomber scombrus L. Seien var fanget ved Hummesund i Sund herred og transportert ti forsøksokaiteten pci Lepsøy i brønnbcit. Brisingen var fanget ved Godøysund og makreen ved Svarheehomen, begge steder i Tysnes herred. Brisingen og makreen be ført ti Lepsøy i sepemær. A fisk be passert i oppbevaringsmær pc1 forsøksokaiteten i noen dager for c1 akkimatisere seg. Det virket som om fisken var i god kondisjon da mcieforsøkene tok ti. Det be mcit tota engde, på sei og makre ti ned~enforig~~~~.e cm, pc1 brising ti nedenforiggende have cm. Resutatene geir fram av Tabe 2. 5 og Fig ("'---~ t""~.., ('' ;s'j!:

19 :.!!. o V) z w 20 > o<: w o;: ~ : (. 1. '... : \ i. \ \ \ \ \ \ ' ' \ \. \ Fig. 2., V ' \ \ ' LENGDE (cm) Lengdefordeing for 1) sei, 2) brising og 3) makre som be anvendt under måeforsøkene. Tabe Middeengde (), standard avvik for engdefordeingen {SA 1 ), middeverdi for fiskens vekt (;,) og anta engdemåte (N). Art 1 (cm) SA 1 {cm) w{g) N Sei Brising Makre Vekt be beregnet etter engde -vekt E.~.;:t.3jo:n for sei (JAKOBSEN, personig meddeese), brising (SUND 1911) og makre (CASTELLO & HAMRE 1969).

20 Det var fere årsaker ti at en benyttet nettopp disse artene ti m<heforsøkene. Det har enge vært kjent at svømmebæren er en viktig faktor i fiskens ydrefeksjon (HARDEN JONES & _ PEARCE 1958, SHIBATA 1970). Her vi en derfor få anedning ti å sammenigne fisk med stor og iten svømme bære (absoutt sett), henhodsvis sei og brising, og en fisk uten svømmebære, dvs. makre. Disse artene be også vagt ~v praktiske hensyn, da det er de artene som er ettest tigjengeige pe Vestandet i sommerhavåret. Temperatur o~ sathodighet be måt i det dyp hvor fisken opphodt seg og i svingerdypet, både før og etter de akustiske måeforsøkene. Resutatene går. fram av Tabe Tabe Temperatur, sathodighet og ydhastighet i sjøen ved forsøksokaiteten. Dato Dyp (m) Temperatur Sathodighet Lydhastighet ( oc) (%o) (rri/ sek.) I I O t1:~

21 Sammenigning av target strength fra fiskens rygg og bukside Ved et surveyarbeid i feten er svingerfaten vanigvis montert under ~ ~, kjøen på fartøyet, og man vi da få ydrefeksjon fra fiskens ryggside ( ~X~~-C:~P«:~!). En forsøksoppstiing som beskrevet i 2 ~ 2 vi imidertid gi ydrefeksjon fra fiskens bukside (bukaspekt). For! se om det var noen prinsipie forskje på ydrefeksjonen, be det foretatt target strength måinger for enketfisk med ydpusen faende inn i forskjeige vinker både mot rygg og buksiden. For-: søksopps ett og framgangsmåte for sike "rn.!inger er beskrevet i NAKKEN & ~LSEN (1973). Det be måt verdier av 32 sei og 21 makre. Et typisk target strength diagram for rygg- og bukaspektet for sei er vist i Fig Ryggaspektet har maksimum target strength når fisken har hodet ned noen grader i forhod ti horisontapanet (og svingeren). Dette er i 'overensstemmese med tidigere måinger (MIDTTUN & HOFF 1962, NAKKEN & OLSEN 1973, SHIBATA 1970). I bukaspektet har vi maksimum target strength når hodet står noen grader mot svinger. Imidertid, dette er i reaiteten samme stiing i rommet som ved maksimum target strength for ryggaspektet (Fig. 2. 8). Det er vanskeig å sutte seg ti om target strength fra rygg og bukaspektet ved en viss konsentrasjon av sike fisker vie være signifikant forskjeig. Da måtte en kjenne den nøyaktige fordeing -~ av fiskevinker for hver konsentrasjon, og det igger utenfor ramme.n av dette arbeidet. Jeg har imidertid testet om det er noen signifikant forskje på to parametre av betydning, maksimum target strength (Fig. 2. 7) og havverdivinkeen (Fig og avsnitt 2. 1). Jeg har testet ~~-- om det er signifikant forskje på middeverdiene (Ho: PRA - FBA= O) og har brukt en t-test som er beskrevet i SCHEFLER(969).

22 , ' '' ~aks TS A -38..Ø 'a ----maks TS f.- HV HODE FRA SVINGER HODE MOT SVINGER FISKEVINKEL Fig Target strength (sei, engde 35 cm, 38 khz, 0.6 ms) som funksjon av fiskevinke. A) Ryggaspekt, B) bukaspekt, HV) havverdivinke.

23 RYGGASPEKT F=={ \ ". \ \ / \. \ '===' BUKASPEKT Fig Genere fiskevinke (Cf ) ved maksimum target strength for ryggaspekt og bukaspekt. ), Resutatene geir fram av Tabe Det er signifikant forskje på maksimum target strength for sei på O. OS signifikansnivå. /p.~"' '. ~-cgjeder for både 38 khz og 120 khz. viste signifikant forskje. Ingen av de andre verdiene Dette En kan ikke uten videre si hva dette kan bety for det samede ekkointegratorutsag for en gitt konsentrasjon av sei. Det kan medføre et noe større integratorutsag ved ydrefeksjon fra buksiden i forhod ti ryggsiden. Men det geir fram av retningsdiagrammet (Fig. 2. 7) at det er ingen stor forskje meom ryggaspektet og bukaspektet.

24 Tabe RA = ryggaspekt BA = bukaspekt TS = maksimum target strength (db) HV = ha vverdi vinke (grader) SA = standard avvik A. Sei t-test X SA N Kritisk verdi T.S-RA ( 38 khz) mot TS-BA ( 38 khz) TS-RA (120 khz) mot.-?" TS-BA ( 120 khz) ~ HV-RA {38 khz) mot HV-BA ( 38 khz) HV-RA ( 120 khz) mot HV-BA (120 khz) B. Makre TS-RA ( 38 khz) mot TS-BA (38 khz) TS-RA ( 120 khz) mot TS-BA ( 120 khz) ; HV-RA (38 khz) mot HV-BA (38 khz) HV-RA (120 khz) mot HV-BA ( 120 khz) t-test for maksimum target strength og havverdivinke-data. ""

25 ur. o. GYLDIGHETSOMRADE FOR PROPORSJONALITET MELLOM INTEGRERT EKKOINTENSITET OG FISKETETTHET I. Teori Mengdemåing m~d ekkointegrator bygger o pa reasjonen: ~ - c. M (MIDTTUN & NAKKEN 1971) hvor = fisketetthet c = integratorkonstant M = integratorutsag Man har imidertid enge vært oppmerksom på at denne e!c!.. ~j()nen muigens ikke var gydig under ae forhod. Indirekte ydspredning, ydabsorbsjon og skygge-effekt kan påvirke reasjonen. I praksis er dette observert på føgende måter. Ved registrering. av svært tette stimer av peagisk fisk har ekkooddets kvitinje (White Line) effekt fat ut. Kvitinjeeffekten skydes en bokkering av signaet, og den trer i kraft når det mottatte signa er ove:t" en viss ~tyrke: )Kvitinjeeffektens funksjon er å hindre integrering >av bunnekkoet. Siden kvitinjen forsvinner, skydes det at mindre 1.ydenergi når buinen. Det er med andre ord tapt ydenergi i stimen. Det er da grunn ti å tro at de dypeste fiskene i stimen ikke bir,_...~ --...;~._._,, truffet av, og dermed refekterer, så mye ydenergi som de øverste fiskene. r'~,. Fig. 3. viser avtegnede oscioscopbider av 4 oddestimer som be registrert av F/F "G. O. Sars" i Barentshavet i februar Ae viser at det er mindre ydrefeksjon fra de dypere deer av stimen. Det er tvisomt om dette er den aktuee fysiske form på oddestimen, atså med størst tetthet øverst, og mye tyder på at det er ydenergi som tapes i stimen. Dette er bitt betegnet en 7"~.~y:gg~:E:ge~~t, og den vi resutere i en ~ underestimering av fiskemengden i den aktuee stim eer fiskekon-. sentrasjon.

26 Fig Oscioscopbider av oddestimer (Barentshav:et, februar 1974). 38 khz, 0.6 ms. Tidsak~e vertikat.,.,'.'... _. ~;..'.. c:>. 2 Fig Skjematisk framstiing av oscioscopavesning av tom forsøksmær. J) Sendepus, 2) refeksjon fra nederste ring, 3) refeksjon fra guv i forsøksmær, 4) refeksjon fra tak i forsøksmær, 5) refeksjon fra øverste ring, 6) refeksjon fra over faten, 7) integratorinterva. Tidsakse vertikat.

27 Ekkobidrag fra forsøksmærer Før hver m<ieserie be det m<it ekkobidrag av forsøksmærene. Integratorintervaet be ved oscioscopavesning instit sik som vist p<i Fig Som det framg<ir av figuren skydes det meste av integratorutsaget en de refeksjon fra guv og tak i forsøksmæren. Det var svært iten ydrefeksjon fra sidene i forsøksmæren. Integratorutsaget fra forsøksmærene ved de pusengder og frekvenser g<ir fram av Tabe 3.g:' f) / Tabe 3.. Integratorutsag fra forsøksmærer. Verdiene i parantes er beregnede verdier. benyttede Integratorutsag (mm) t 1200 ping Enketping Frekvens (khz) Pu1sengde (ms) 40 db gain O db gain Ni!ær o Mær (1600) O. ( 185) Det geir fram av tabeen at mær 2 har større integratorutsag enn mær. Dessuten ser man at integratorutsaget ved 38 khz er vesentig større enn ved 120 khz. Dette gjeder særig mær 2. En muig forkaring på dette kan være den noten som er anvendt i mær 2. Denne finmaskede noten kan ha medført at en god de uftbober hang fast. i maskene, sev etter at mæren hadde vært i sjøen en tid. Lydrefeksjonen fra uftbober varierer med radius på uft-

28 bobene, det dyp uftbobene befinner seg i, og frekvens på ydbøgen (URICK 1967). Maksimum ydrefeksjon har man når uftboben av en gitt størrese er i resonans med ydbøgen som treffer uftboben. 3. Resutater Det be måt integratorutsag av sei, brising og makre ved forskjeige tettheter. Integratorutsaget for de forskjeige fisketettheter er vist på Fig I Fig er det på ordinaten brukt reativt integratorutsag, hvor maksimum utsag er satt ik. O. Dette er gjort for direkte å kunne sammenigne de uike ydfrekvenser og pusengder. På figuren er det brukt middeverdier. Det vi være en variasjon om denne middeverdien, dette forhod bir behandet i )ccapitte IV. Fig viser resutatene av makremåingene. Her er det brukt absoutte verdier for integratorutsaget. Med forsøksoppstiinger som be benyttet var makreen vanskeig å arbeide med. Den var uroig og svømte mye inn i notveggen, og det be observert en de dødeighet i forsøksmæren. Det er derfor en.viss usikkerhet i makremåingene, og det er ikke forsøkt å sammenigne disse måingene med måingene for sei og brising. Skygge-effekten vi begynne å gjøre seg gjedende hvor proporsjonaiteten meom fisketetthet og ekkointensitet ikke enger er gydig. aktuee tetthet er i det etterføgende kat skygg e-tetthet. ~.-... _._... --~ -» ~ ~.. " ~ '-<«~,,.~.u"~ for dette er satt opp i Tabe Verdier Den

29 29 : ',. ~ '... " ~.. ~.' q ( '' 70.0.':1 Fig Reativt integratorutsag funksjon av fisketetthet. for sei ved A) 0.3 ms, m) grenseverdi for proporsjonaitet~ integratorutsag er satt ik 1.o. 38 khz som B) Oa6 ms, Maksimum

30 30.. -~:-.-_... : ~ -::; ::- ::.t :.:.:.~-.. ~.. ~:~~~~-;:i:~:: ~,>::=~-.,.... -~--~.... '.;~~~,~"~]7A'~c;:' :.:. ~.::.,:..~. ;:~. ~~ ~--::._,~: ~: Fig Reativt integratorutsag for sei ved 120 khz som funksjon av fisketetthet. A) O.. ms, B) 0.6 ms, m) grenseverdi for proporsjonaitet. Maksimum integratorutsag er satt ik 1.0.

31 ,_;i 31. >;~,,.... ::1... : ''-. ;,, :_ ~. ;... :... _, ;... ~ ::.-:.. :. 8 -., c.,: O soo ' ~ -. Fig Reativt integratorutsag for brising ved 38 khz som funksjon av fisketetthet. Tegnforkaring som Fig. 3.3.

32 32 Fig Reativt integratorutsag for brising ved 120 khz som funksjon av fisketetthet. Tegnforkaring som Fig. 3.4.

33 " /',i." ~,:;\;....._..., "",,~" ~ _ ' ~ ""'"' oLoooo000oooo ooo o O o o,oo '' O ooo... oooooooooo Oooooooooooooo,,.,_,,,ooooooooOO.. ooooooo.... _... o~~~~~~~~t-~-r~~~-r~~~-r~~-t~~--~ ',,0.: \ ' ; '. -.,50 " Fig., 3.7. Integratorutsag for makre som funksjon av fisketetthet. 1) 38 khz, O. 3 ms, 2) 38 F-...Hz, 0.6 ms, 3) 120kHz, 0.1 ms, 4) 120kHz, 0.6 ms. Integratorutsag ved 40"dB forsterkning.

34 Tabe Skygge -tetthet for ekkointegrator Skyggetetthet Frekvens Pusengde Art (khz) (msek) An~a fisk/ffi3 kg/m3 ~ Sei 3~ ' ' o Brising o. ' Diskusjon Refeksjon av yd fra et objekt i vann skjer når objektet har en akustisk impedans som er forskjeig fra vannets akustiske impedans (URICK 1967). Akustisk impedans er definert som produktet av tettheten {j) av substansen og ydhastigheten (c) i denne substansen. Hvor stor de av en ydbøge som bir refektert når den treffer et. objekt, vi avhenge av forskjeen i akustisk impedans meom objektet og mediet ydbøgen beveger seg i. Nå vi også objektets størrese i forhod ti bøgeengden være av betydning, en vi kunne få resonanseffekter som vi øke ydrefeksjonen. Ved refeksjon av ydenergi fra et objekt gjeder: I e = I o hvor I er ydintensiteten som treffer objektet, I er intensiteten av o e den refekterte yd i en avstand R fra objektet, og k er en koeffisient hvis størrese er bestemt av objektets refekterende egenskaper. Et

35 vanig må for ydrefeksjon er target strength (TS) og den defineres: TS = 10 og k Når ydenergi fra en svinger treffer en fisk, vi en de av denne energien spre seg i fisken på grunn av absorbsjon, og resten vi bi spredt i ae retninger. Den deen av energien som bir refektert tibake ti svingeren, atså størresesorden av k, vi være avhengig av frekvens, vinkeen som ydbøgen treffer fisken med, fiskens størrese og de fysiske egenskap~r ti fiskens refekterende strukturer. Ved disseksjonsforsøk har man funnet hvike komponenter av fisken som er viktigst ved ydrefeksjon {CUSHING 1973). Svømmebæren innehoder for det meste 0 2, N 2 og COz, avhengig av art og dyp fisken befinner seg i (STEEN 1970). Disse gassene har en akustisk impedans som er svært forskjeig fra vannets. Ved å fjerne svømmebæren ti abbor (Perca fuviatiis) sank den refekterte ydenergi ti det have (HARDEN JONES & PEARCE 1958). Andre organer har vist seg å bidra ti refeksjoner i mindre grad, det gjeder bant annet fiskeskje, muskevev og fiskeskjeettet (SHIBATA 1970). Fisken har atså en ite homogen struktur, med kompisert (akustisk sett) ytre form. På grunn av dette, og den store var:asjonen meom arter og innenfor en art (ader, kondisjon mm.) er det umuig å beregne refeksjons egenskapene teoretisk. Refeksjonsegenskapene må bestemmes ved hjep av eksperimentee metoder. Det var derfor ikke ventet å finne en verdi for skygge-tetthet måt i biomasse/m3 som kunne appiseres ti samtige arter. Fig viser forskjeen i absoutt integratorutsag meom sei og brising, som representant for stor og iten fisk henhodsvis. I Fig A. er tettheten måt i anta fisk/m3, og det går fram at for en bestemt tetthet er integratorutsaget størst for den store

36 ,. ;.... :... :: i{,ø A > '. 100 fifisk/m X,t: '.i.a t'.,, '~. ~.. <? KG M 3. ;f.,i, Fig Absoutt integratorutsag som funksjon av fiskemåt tetthet. 1) sei, 2) brising, A) tetthet i fisk/m3, B) tetthet måt i kg/m3. IntegratordB utsag ved 40 forsterkning.

37 fisken. Det skue være }!1-J:!Jti..Yt, da ae target strength måinger hitti av enketfisk viser økende target strength med økende fiskestørrese. I Fig B er tettheten måt i kg fisk/m3, og her endrer forhodet seg. Ved en bestemt tetthet har den minste fisken størst integratorutsag. Eer sagt på en annen måte, for å få et bestemt integratorutsag, må det mere biomasse pr. voumenhet av stor fisk enn av iten fisk. Dette viser hvor viktig det er å kjenne engdefordeingen av den fiskepopuasjonen man ska foreta akustisk mengdemåing på. Det er også en viss forskje ved forskjeige pusengder.. Av Tabe 3. 2 går det fram at en ved kortere pusengder (0. ms og O. 3 ms) først får skygge-effekt ved en noe høgre fisketetthet enn ved engre pusengder. Fig viser skjematisk en ydpus som treffer en fiskekonsentrasjon. Det vi gå et visst tidsrom, nemig c Y /2 (hvor c = ydens hastighet i sjøen, og 'J = pusengden) før ekkoet når maksimum styrke. Dette fordi refeksjonen fra fiskene som befinner seg i fronten av pusen da vi treffe svinger en samtidig med fiskene som befinner seg øverst i konsentrasjonen, og refekterer 'ydenergi fra ydpusens aer siste de. En kan si at først da bir ydpusens "kapasitet" fut utnyttet.. Ved kortere pusengde vi det atså gå kortere tid før man får maksimat utsag, ydpusen vi ikke trenge så angt ned i fiskekonsentrasjonen før dette skjer. Ved svært tette konsentrasjoner kan så mye ydenergi bi refektert av de Øverste agene, at ydpusen ikke vi kare å bygge opp det maksimae ekko av de underste agene. Ekkoutsaget bir atså ikke enger proporsjonat med tettheten, en får det vi har kat skygge-effekt. Ved kortere pusengder vi atså pusengden ikke gå så angt ned i konsentrasjonen, før den har bygget opp maksimat ekko, og føgeig vi skygge-effekten først gjøre seg gjedende ved en større tetthet.

38 - 38 -,;.i. ~ L'fbPULS O$CILLOSKOP -AVLESNING. >; A....-:,-----, : ae.; Fig Skjematisk framstiing av ydpus som treffer en fiskekonsentrasjon. A) Lang pusengde, B).kort pusengde, C= ydens hastighet i sjø, ~= pusengde. Tidsakse vertikat.

39 Øker en fisketettheten ytterigere over skygge-tettheten, viser integratorutsaget en synkende tendens. Ut fra den foregående betraktning skue en vente at dette skue gjøre seg mest gjedende for de største pusengder og minst for de korteste. Den minste pusengde som be brukt under forsøket var O. ms (ved 120 khz), og av Fig A går det fram at integratorutsaget omtrent }foder seg konstant. En kan tenke seg at skygge-effekten forekommer når de øverste fiskene er så tett sammenpakket at den a.orisontae areaprojeksjon av svømmebærene danner et ubrutt ag som ydenergien fra svingeren omtrent ikke kommer gjennom. Skygge-tettheten vi da være avhengig av hvor stort area horisontaprojeksjonen av svømmebæren har i forhod ti horisontaprojeksjonen av hee fisken, samt størrese på fisken. Det er derfor rimeig å vente forskjeige skygge-tettheter og forskjeig integratorutsag når denne tettheten forekommer fra art ti art. Fig viser at verdiene er noe forskjeige for sei og for brising. Hvike tettheter av fisk forekommer så i naturen? I Tabe 3. 3 er det tabu-ed noen eksemper på naturig fisketetthet. Verdiene i tabeen er kommet fram på forskjeig måte, noen ved direkte, og andre ved indirekte observasjon, så verdiene må bare betraktes som omtrentige verdier. Verdiene i Tabe 3. 2 kan imidertid ikke umiddebart overføres ti ~orhod man vi ha under et survey-arbeid i fet. En må ta hensyn ti den begrensede utstrekningen av fiskekonsentrasjonen som jeg har måt integratorverdier av. Fig viser oddestimer registrert av F/F "G. O. Sars" på Kidinbanken den 25. februar Enkete av disse stimene er over 40 m dype og over 100 m i horisonta utstrekning, og med denne størresen bir det et stort anta fisk i pusvoumet.

40 1 111 ~:x Tabe Noen eksemper på naturig fisketetthet. Q Tetthet Art fisk/m 3 kg/m3 Anm. Referanse Maotus viosus Cupea harengus C. paasi C. paasi C. paasi C. paasi 1000 (\/ ~ 0,7-1, Gytefet Bakke & Bjørke (1973) Tru 1 skanov & Scherbino (1966) Radakov (1973) 2-3 dager før gyting Radakov (1973) dag Thorne (1973) natt Thorhe (1973) Engrauis encrasichous 650 Johannessen &. Losse (1973} E. mordax Sardina -pichardus Meruccius productus Gadus morhua Mais (1973) Cushing (1957) Thorne (1973) Truskanov & Scherbino (1966) Trachurus mediterraneus Scomber japonicus Johannessen & Losse (1973) van Ost & Bunter (1970)

41 Konsentrasjonen som jeg måte hadde en diameter på 2 m og høyde ca. 2 m, og sentrum i denne konsentrasjonen vie tisvare et dyp p<\ 8. 6 m (Fig~ 2. 1). Fisken be registrert innenfor en vink_e på 13. 2, og dette vi tisvare en stor de av svingerens effektive åpnings vinke. f ~ Ved 38 khz og O. 6 ms pusengde fikk man for brising en skyggeeffekt ved 1800 fisk/m 3 (Fig B og Tabe 3. 2), og dette tisvarer ca fisk i pusvoumet. Som tidigere diskutert skydes skyggeeffekten antageig ikke fisketettheten i se$ sev, men at svingeren "ser" en fate av fisk (eventuet deres svømmebærer) som ikke tistrekkeig ydenergi sipper gjennom. Dette vi også kunne skje om fisken ikke står i direkte fysisk kontakt med hverandre, men også om de står under hverandre med enger avstand meom individene. Sett fra svingeren vi imidertid areaet avta med dypet, og for at svingeren ska. se det samme area, må det være fere fisk i pusvoumet. Fig viser en sik betraktning, det er her regnet med at odda har omtrent tisvarende akustiske egenskaper som brising. En har gått ut fra det opprinneige anta fisk som var nødvendig for å gi skygge-effekt. Pusvoumet er så det inn i kjegesegment, hvor forsøksmæren er. betraktet som det første segment, dens midtpunkt hadde en avstand på 8, 6 m fra svingereri. Anta fisk i hvert kjegesegment er så korrigert med hensyn på dypet. I denne betraktningen er det ikke tatt hensyn ti om svømmebærens akustiske egenskaper forandrer seg med dypet, heer ikke om den indirekte spredning av ydenergi meom fiskene er større ved større tettheter. Resutatene går fram av Fig. 3. I. Figuren viser tettheten i fisk/m 3 som er nødvendig for å få skygge-effekt i en stim hvis overkant er i 8. 6 m dyp. En ser av figuren at dersom en stim som går ned ti 25 m (f.eks. stim 12 i Fig ), må man ha en tetthet på omtr-ent 210 fisk/m 3. Men for en større stim som går ned ti 40 m, (stim 11 i Fig ), vi man ha skygge-effekt ved tettheter over 170 fisk/m 3.

42 ,.~ ~ ' '' ~----~ m.! '.,.,., ----~ m. -- ~ o.; ---- ~QOm _ Fig Ekkogram av oddestimer. Kidinbanken, F/F 11 G.O.. Sars", r i' i c, '.~ E 30 C> z :..: "'." 1- ::> ~ ;:: 10." E Q. >- o ~ r.' o oo 400 soo f ( FISK/m3) Fig Skygge-tetthet som funksjon av stimutsrekning. Figuren er gydig for stimer hvis overkant står i 8.6 m dyp. (Se tekst).

43 Iføge Tabe 3. 3 er det fere arter. som har større naturig stimtetthet enn de verdier som er nevnt ovenfor. Konkusjonen må være at man kan ha en skygge-effekt ved registrering av peagisk stimfisk når disse opptrer i store dype stimer. Faktorene som be diskutert i 3. tyder også på at man har en skygge-effekt. Ved bruk av ekkointegrator for mengdemåing vi man derfor kunne få en underestimering av mengden av fisk i disse stimene. For å få kjennskap ti hvor stor denne underestimeringen er, må man ved hjep av f.eks. undervannsfotografering, ha et bedre kjennskap ti stimstruktur og fiskevinkefordeing. IV VARIANSKOMPONENTER I AKUSTISKE BEST ANDSESTIMAT. Teori Beregning av varianser, og dermed konfidensintervaer, av akustiske hestandsestimat er en kompisert prosess, og det er ofte vanskeig å identifisere de forskjeige varianskomponentene. Når en svinger som er passert over en fiskekonsentrasjon sender ut en ydpus, yi denne eventuet treffe ae fiskene (Fig. 3. 9), og ydenergi bir refektert tibake mot svingeren. LOZOW & SUOMALA (1971), MOOSE & EHRENBERG (1971) og BODHOLDT (1973) gir en teoretisk anayse av de faktorer som bidrar ti størrese og form på den refekterte ydpus. Ae forfatterne regner med at det vi være en variabiitet i ekkointegratorutsaget fra den refekterte ydpusen, og årsaken ti dette kan inndees i 3 kategorier. ) Fordeing av fisken innenfor pusvoumet. 2) Variasjoner i faseforhod meom ekkoene fra de individuee fiskene. 3) Variasjon i target strength som skydes forskjeige fiskevinker og fiskestørreser.

44 ._ 44 - Andre årsaker ti variabiitet kan være skipets bevegeser, støy mm., men dette bir iagt angt mindre betydning enn de tre ~--".. nevnte hovedårsaker. Fordeingen av fisk i pusvoumet er viktig for karakteren av den refekterte ydpus. Er fiskene f.eks. tett fordet rundt et punkt i pusvoumet, vi det refekterte signa være kraftig og av bare omtrent en pusengdes varighet. Er fiskene derimot jamt fordet i pusvoumet, vi det refekterte signa ha mindre ampityde, men vi ha fere pusengders varighet. Hvordan er så dette forhodet i naturen? Det finnes en de itteratur om strukture oppbygging av fiskestimer, og i et større arbeid behander BREDER (1959) dette probemet. Han angriper probemet teoretisk, og tenker seg forskjeige måter å orientere egemer pci en fate. "Måtene varierer fra ingen forbindese med andre egemer (soitær), via ansaminger med ordnet og uordnet organisasjon: ti ansaminger hvor egemene har fysisk kontakt med hverandre. Han mener å ha funnet eksemper på ae disse forskjeige ansaminger i naturen, og hver art hadde sin spesiee adferd. Bioogisk sett er en fiskestim noe mere enn en ansaming av fisk. Det er en sosia etoogisk organisasjon ti hviken fisken er bundet ved en rigorøs stereotyp adferd, og i enkete tifeer også ved anatomisk spesiaisering (SHAW 1962). En stim vi vanigvis bestå av fisk med samme størrese og utvikingstrinn. Dette kan komme av at det uten tvi er en direkte sammenheng meom fiskens engde og svømmeegenskaper, og med det svømmehastighet. Dette forhodet gjeder innenfor en og samme art. En kan ut fra samme resonnement si at også tettheten vi være artsspesifikk, men her er det nok en de variasjon. På den ene side har man de spesiaiserte peagiske stimfisk hvor man ti en

45 viss grad kan snakke om en bestemt stimtetthet gjennom hee fiskens iv. På den andre siden har man fisker som bare "ever i nærheten av hverandre". Strukturen av stimen som den bestemte arten danner er imidertid avhengig av de ytre faktorer og vi såedes ikke være den samme ti enhver tid (RADAKOV 1973). Den vi avhenge av om det er dag eer natt (Tabe 3. 3), om fisken vandrer, tar ti seg føde, beskytter seg mot angrep eer gyter. Det har vært forsøkt å inndee stimer i bestemte kategorier (BRE!)ER NIKOLSKY 1963, RADAKOV 1973), men terminoogien her synes hverken å være konstant eer tifredsstiende. Fig. 4. viser brising i forsøksmæren under måeforsøkene. Både fotografier og visue observasjon av fisken i forsøksmæren ga ikke grunnag for å anta at fisken skue ha noen form for systematisk fordeing i forsøksmæren. Det andre opphavet ti varians er tiknyttet interferensen som skjer når ekkoene fra en eer fere fisker overapper. Avhengig av deres reative fase, så vi ekkoene forsterke eer redusere styrken på det' totae ekko. Imidertid, en akustisk bøge vi bi forstyrret i sin gang gjennom mediet {dvs. sjøvannet). Det er derfor ikke muig med rioen anayse og man forutsetter at fasene er uavhengig variabe og ikt fordet over intervaet 0-2'"!!. Fiskens vinke i forhod ti horisontapanet er av fundamenta betydning for ydrefeksjonen. Av Fig går det fram at en forandring i fiskevinkeen fra -2, 5 ti +, 5, atså en forandring på 4, vi medføre et refeksjonstap på hee db. Det er vanskeig å si noe om hvordan e3:sp~ktvinke-distribusjonen endrer seg fra ping ti ping. BELTESTAD {1974) finner at både middeverdi og spredning er forskjeig fra dag ti natt. NAKKEN & OLSEN (1973) har anaysert disse data, og finner at det ikke vi være noen signifikant forskje i target strength fra dis se distribu-

46 46 Fig Brising i Tetthet 126 forsøksmæren fisk/m3. under måe forsøkene. :J Fig Integratorutskrift for fiskekonsentrasjonen som er vist i Fig. 4.. Brising, tetthet 126 fisk/m3, 38 '>.HZ, 0.6 ms. Kana A: enketping, kana B: L enketping.

47 sjonene, fordi middeet i dagobservasjonen er nærmere vinkeen som gir maksimum target strength, og dette vi kompensere for spredningen fra dag ti natt. Reativt små forandringer i fiskens engde vi også føre ti forandring av target strength (NAKKEN & OLSEN, op.cit.). 2. Target strength for en fiskekonsentrasjon. Et vanig må for fiskens refeksjonsstyrke er targe~ strength (3. 4). Dersom fisken var sprett og regemessig fordet i pus voumet {sik at det ikke var noen akustisk påvirkning meom fiskene, så vi target strength for denne fiskekonsentrasjonen eer stim være ik den gjennomsnittige target strerigth for individene puss ogaritmen ti anta fisk mutipisert med 10. I prinsippet skue det derfor vær e muig c1 kvantifisere en stim dersom man kjente stimens target strength.. Det vie være ønskeig c1 få overført stimtetthet ti target strength verdier, fordi dette er en faktor som inngår i sonarigningen:. EL = SL + TS 2 H Beregning av target strength (TS) omfatter bare direkte mubare størreser, ekkoeve (EL), source eve (SL) og to-vegs transmisjonstap (2 H). Imidertid, det er ite sannsynig at man i naturen finner en stim hvor det ikke er noen akustisk påvirkning meom individene. Target strength verdien for stimen vi atid bi modifisert av varianskomponentene som er diskutert i 4.. Et må for refeksjons styrken ti stimen er midere integratorverdi måt i mm utsag. Denne kan omregnes ti target strength verdi ved c1 sammenigne dette utsaget med integratorutsaget for en referansekue med kjent target strength verdi (2. 6 d).

48 Denne kua be måt på akustisk akse, og en må derfor korrigere for fisken som befinner seg i uik avstand fra akustisk akse. dette benyttes areaene fra retningsdiagrammet (Fig. 2. 5), og framgangsmåten for korrigeringen er beskrevet i CRAIG & FORBES (1969). Korreksjon på grunn av forskjeig vertika avstand be ikke betraktet som signifikant på grunn av iten avstand fra punktet hvor kua be måt ( ~ O. 9 m). Ti 3. Standard avvik En typisk utskrift av ekkointegratoren er vist i Fig viser et bide av denne fiskekonsentrasjonen. Hver stope i kana A er et uttrykk for det totae refekterte signa i hvert enketping, og kana B viser ae disse signaene summert. den videre behanding be mærsignaet (Tabe 3.1) trukket fra. Fig. Før Middeverdien i mm av enketpingutsagene bir et uttrykk for middeverdien av tota kvadrert spenning for den bestemte fiskekonsentrasjon det gjeder. Det be avest 100 enketping fra hver konsentrasjon. Ved en grafisk test (SOKA.L & ROHLF 1969) viste enketpingfordeingen seg å være tinærmet normafordet. Middeverdi og standard avvik for enketpingfordeingen be derfor beregnet som for normafordet materiae. På teoretisk grunnag har LOZOW & SUOMALA (1971) utedet et uttrykk for standard avvik av en sik enketpingfordeing. Den er funnet å være 100 % av middeverdien. Standard avvik er det vanige må for fuktuasjon, og en ser at den er meget stor. 4. Konfidensinterva Et akustisk bestandsestimat bør innehode et må for muige fei i estimatet. I anvendt statistikk gjøres dette vanigst ved å innføre konfidensintervabegrepet.

49 Konfidensinterva i mm utsag av pingfordeingen finnes p! vanig mette for normafordet materiae ncir man har bestemt seg for hviket konfidensnivc1 man vi bruke. I ae figurene og i diskusjonen i dette kapitteet har jeg brukt 95 % konfidensinterva. Øvre og nedre konfidensinterva kan omregn~s ti target strength verdier pci tisvarende meite som middeverdien ( 4. 2). 5. Resutater I dette kapitteet har jeg bare behandet. resutatene fra 38 khz og O. 6 ms, den r:nest brukte frekvens og pusengde ved norske fiskeriundersøkeser. Fig viser verdiene for standard avvik i % av middeverdien som funksjon av anta ping for sei og brising. verdier heide for høg og av fisketetthet. Det er tatt med Fig og 4~ 5 viser target strength som funksjon av fisketetthet for henhodsvis sei og brising. Det er avsatt middeverdi og 95 % konfidensinterva for de forskjeige fiskekonsentrasjoner utregnet pc1 basis av henhodsvis 50 ping og 100 ping. Som tidigere beskrevet vie target strength for en stim hvor det ikke var noen akustisk påvirkning meom individene være: TS s.f TS s.f - TSf + 10 og. n target strength for stimen T.Sf n = = gjennomsnittig target strength for individene i stimen. Verdier for gjennomsnittig target strength fra NAKKEN & OLSEN (1973). Dette kan også kaes fet-target strength~ anta in di vid i stimen,,; Dersom individene i stimen var orientert sik at ydrefeksjonen var maksima, vie target strength verdier for de forskjeige tettheter føge:

50 TS = TS s. maks maks + o og. n TS = maksima target strength for stimen. s. maks TS = maksima target strength for individene maks i stimen. Disse verdier er oppgitt i NAKKEN & OLSEN ( op. cit. ) '6. Diskusjon Den teoretiske verdien for standard avvik var 100 % av middeverdien. Av Fig gc!.r det fram at de mc!.te verdier for standard avvik igger meom 90 % og 50 % av middeverdien, atsc!t ikke het i overensstemmese med den teoretiske verdi. Verdien av standard avvik er atsc!. hee tiden avere enn den teoretiske verdi, og verdiene er avest for de største tettheter. mindre variasjon i fiskevinkeen. Dette kan skydes Nc!.r tettheten øker, mc!. individene etter hvert orientere seg i samme retning for at de ska kunne oppretthode tistrekkeig individue avstand. Av Fig og Fig gc!.r det fram at de mc!.te verdier igger under begge de teoretiske kurvene ved de a ve ste tettheter. Ved ave tettheter svømte fisken i ring i forsøksmæren. En vi da kunne fc!i. av verdi p. g. a. at ingen av fiskene befinner seg nær akustisk akse. Korrigeringen som er utført forutsetter jamn fordeng av fisk i direktivitetsdiagrammet. )1 Ved økende tettheter igger d~ mc!.te verdier over kurven for gjennomsnittig target strength. Nc!.r tettheten øker, mc!. fisken etter hvert orientere seg i samme retning, og dette vi føre ti mindre spredning i fiskevinkedistribusjonen. Dersom gjennomsnittig fiskevinke igger nær vinkeen for maksimum target strength for fisken, vi target strength for stimen bi høyere enn beregnet ut fra. reasjonen TSs. f = TSf + 10 og n. Mc!.ingene synes derfor c!t bekrefte at i fet vi target strength av en fiskekonsentrasjon føge TSf + 10 ogn så enge man har proporsjonaitet meom integratorutsag og fiske-

51 ~-;}>! '";-; : (..,.,. '-": 10 ~ ' 80 &O \ \ \ \ \ \ \ "...,."""... _...,,.,., : ' -... ~ ';; '. A. '~. %!:!!.. a ffi 20 > -'.. w o a % o~ --,---r-~--,-~r--r--~-,--~--~-. ~ :::t i!: > < c It: < c z ~ U ; A -... ' ' /1 './ "" / ". ) 20 B o ANTALL PING Fig Standard avvik.i 0 /o av middeverdien som funksjon av anta ping. A: sei, ) 11 fisk/m3, 2) 343 fisk/m3. B: brising, 1) 126 fisk/m3, 2) 3282 fisk/m3.

52 ~~., ID 'U X... (!) z w 0::... 11)... w C!) 0:: oc(... -o ~" ~. /.. / +t ',....X'"''.,."' "'. ". ~f '. -- _,;"., _ x tf! _.... )t_ ,.,: _ M- TSs.maks '*- TSS.f Fig Target strength som funksjon av fisketetthet. (Sei, 38kHz, 0.6 ms). 1) 95 /o- konf.int. (50 ping), 2) 95 /o- konf.int. (100 ping). Forkaring for TS ak s.m s og TS s. f er gitt i teksten.