Neue akustische Technologie hilft Fischereimanagement

Echogramm der Migration von Plankton. (Bild: Nortek)

Echogramm (oben), vertikale Geschwindigkeit (Mitte) und horizontale aktuelle Geschwindigkeit (unten) für die ersten beiden Tage des Einsatzes. (Bild: Nortek)

Starke Reflektoren zeigen eine dichtere Konzentration von Plankton und / oder Fisch. (Bild: Nortek)

Echolote können helfen, Biomasse im Ozean zu quantifizieren, wie der hier gezeigte antarktische Krill. (Foto © Uwe Kils / Wikimedia Commons)

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Da Fisch und andere Meereslebewesen immer wichtiger werden, um die menschliche Bevölkerung zu ernähren, wie können High-Tech-akustische Instrumente das Fischereimanagement unterstützen und gleichzeitig Möglichkeiten für interdisziplinäre Forschung eröffnen?

Fischereiwissenschaftler und -manager, die sich für eine nachhaltige Bestandshaltung einsetzen, verlassen sich auf hochmoderne wissenschaftliche Instrumente, um die Dynamik und Struktur der Fischbestände sowie die Ressourcen, auf die diese Fische angewiesen sind, besser zu verstehen. Echolote können helfen, die Biomasse und das Verhalten von Fischen sowie das Plankton und / oder Krill, das viele Fischarten fressen, zu quantifizieren, während Acoustic Doppler Current Profiler (ADCPs) Informationen über Strömungen liefern, die die Verfügbarkeit von Plankton beeinflussen können.

"Es war einmal so, dass die biologischen Ozeanographen an einem Ort arbeiten konnten, während die physischen Ozeanographen anderswo getrennt arbeiteten", sagte David Velasco, Leitautor einer Arbeit über ein kombiniertes ADCP- und biologisches Echolot-System namens Signature100, präsentiert auf den Oceans'18 MTS / IEEE Kobe / Techno-Ocean 2018 Konferenz.

Zunehmend werden Kooperationen zwischen Physikern und Biologen zum Tragen kommen, da das Fischereimanagement zunehmend einen ganzheitlichen Ökosystemansatz annimmt und die Finanzierung noch begrenzter wird. Um diesen sich verändernden Bedürfnissen gerecht zu werden, müssen wissenschaftliche Instrumente folgen.

Der Langstrecken-Stromprofiler Signature100 des norwegischen Herstellers Nortek eignet sich gut für die Zusammenarbeit zwischen physikalischen und biologischen Wissenschaftlern, da er die Fähigkeiten eines ADCP und eines biologischen Echolots auf einzigartige Weise vereint. Es ist derzeit das einzige Instrument auf der Welt, das diese kombinierte Kapazität bietet, sagte Nortek.

"Der größte Vorteil der Kombination eines ADCP und eines Einstrahl-Breitband-Echolots wie bei der Signature100 sind Kosten und Logistik", sagte Velasco. "Derzeit müssen Wissenschaftler, die sowohl physikalische als auch biologische Aspekte untersuchen wollen, zwei separate Geräte erwerben, die jeweils getrennt voneinander eingesetzt werden. Mit der Signature100 haben Sie jedoch, anstatt sich mit zwei Liegeplätzen und zwei separaten Installationen zu beschäftigen, nur einen. "

Da die Proben von ADCP und Echolot in dem einen Gerät bereits genau aufeinander abgestimmt sind, wird die Verarbeitung der Daten auch viel effizienter, notierte Nortek.

Wie in der IEEE-Veröffentlichung berichtet, haben Seeversuche des Signature100 im Mittelmeer die hohe Leistungsfähigkeit dieses neuartigen Instruments demonstriert. Ein 70-kHz-Puls (eine der drei im System verfügbaren Frequenzen) konnte auf die Echolotleistung schließen und Informationen über die Bewegung des Meereslebens liefern.

Akustisch kann ein einzelner Fisch einer Planktonschule gleichen Volumens sehr ähnlich sehen. Damit Benutzer feststellen können, ob sie einen Fisch oder eine Masse von Plankton betrachten und wie groß die Individuen sind, ist es wichtig, dass sie ihr Echolot für absolute Rückstreuung kalibrieren.

Im Rahmen dieses ersten Feldtests wurde das Echolot der Signature100 nicht auf absolute Rückstreuung kalibriert. Aus den Bewegungsmustern in den Echos ist das Team jedoch überzeugt, dass es die Migration von Plankton auf und ab der Wassersäule erkennt. Nortek sagte, dass es derzeit eine Möglichkeit für Benutzer entwickelt, die Echolote zu kalibrieren, um das Identifikationspotential des Instruments zu erhöhen.

Für diejenigen, die sich mehr für die physikalische Ozeanographie interessieren, identifizierte der Echolotstrahl des Signature100, der bei der Feldvalidierung im Mittelmeer eingesetzt wurde, auch interne Wellen in der unteren Hälfte der Wassersäule. Währenddessen wurde das ADCP so eingestellt, dass 60 Pings mit 0,25 Hz in einer 5-minütigen Wiederholungssequenz und mit einem Profil von sechzig 10-Meter-Tiefenzellen übertragen wurden, Ströme in einer maximalen nutzbaren Reichweite von bis zu 420 m.

Nortek sagte, dass der Feldtest nur fünf Tage gedauert habe, aber der geringe Stromverbrauch der Einheit bedeutet, dass der Signature100 in anderen Bereitstellungen Daten für bis zu einem Jahr sammeln kann. Die aus einer solchen langfristigen Bereitstellung gewonnenen Daten können Wissenschaftlern helfen, die saisonale Dynamik eines Gebiets zu verstehen und eine Rolle beim Verständnis der längerfristigen Auswirkungen des Klimawandels auf den Ozean und der Auswirkungen auf das Fischereimanagement spielen.