新声学技术有助于渔业管理

die鱼浮游生物的迁移。 （图片：Nortek）

部署前两天的Echogram（顶部），垂直速度（中部）和水平当前速度（底部）。 （图片：Nortek）

强烈的反射体显示更浓密的浮游生物和/或鱼。 （图片：Nortek）

回声测深仪可以帮助量化海洋中的生物量，例如这里所看到的南极磷虾。 （照片©Uwe Kils /维基共享资源）

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随着鱼类和其他海洋生物对增加人口数量日益增加的重要性，高科技基于声学的科学仪器如何帮助渔业管理，同时也为跨学科研究提供了机会？

致力于保持鱼类资源可持续利用的渔业科学家和管理人员依靠最先进的科学仪器来更好地了解鱼类资源的动态和结构以及鱼类依赖的资源。回声测深仪可以帮助量化鱼类的生物量和行为，以及许多鱼类的浮游生物和/或磷虾的摄食量，而声学多普勒流速分析仪（ADCPs）提供关于水流的信息，这些信息可以确定浮游生物的可用性。

“过去，生物海洋学家可以在一个地方工作，而物理海洋学家则可以在其他地方单独工作，”David Velasco说，他是一个关于联合ADCP和生物测听系统的论文的主要作者，名为Signature100，发表于Oceans'18 MTS / IEEE科比/技术海洋2018年会议。

越来越多的物理和生物科学家之间的合作正在取得成果，因为渔业管理正开始采用更全面的生态系统方法，资金变得更加有限。为了适应这些不断变化的需求，科学仪器必须遵循。

来自挪威制造商Nortek的Signature100远程电流分析仪非常适合物理和生物科学家之间的合作，因为它独特地将ADCP和生物学回声测深仪的功能集于一身。 Nortek说，它是目前世界上提供这种综合能力的唯一工具。

“将Signature100与ADCP和单光束宽带回波测深仪相结合的最大优势归结于成本和物流，”Velasco说。 “目前，希望研究物理和生物方面的科学家需要购买两件独立的设备，每件都单独部署。但是，Signature100无需处理两个系泊和两个独立的装置，只需要一个。“

由于来自ADCP和回声测深仪的样本已经在一台仪器中彼此准确同步，所以事后处理数据也变得更有效率，Nortek指出。

正如IEEE论文所报道的，地中海Signature100海上试验证明了这种新型仪器的高性能。侧重于回声测深仪的性能，70kHz脉冲（系统中可用的三种频率之一）能够提供关于海洋生物运动的信息。

声学上，一条鱼看起来可能与一卷相同体积的浮游生物非常相似。为了让用户确定他们是在看一条鱼还是一群浮游生物，并且评估个体的大小，重要的是他们校准他们的回声测深仪以获得绝对的后向散射。

对于此次初步现场测试而言，Signature100的回声测深仪未针对绝对后向散射进行校准，但从回声图中显示的运动模式来看，团队确信他们检测到浮游生物在水柱上下迁移。 Nortek表示目前正在开发一种用户校准回声测量器以增强仪器识别潜力的方法。

对于那些对物理海洋学更感兴趣的人来说，用于地中海现场验证的Signature100的测深仪波束也发现了朝向水柱下半部分的内波。同时，设置ADCP以5分钟的重复次序以0.25Hz传输60个乒乓，并且具有60个10米深度单元的剖面，被测仪器能够将电流分布到最大可用范围达420m。

Nortek表示，现场测试只持续了五天，但该设备的低功耗意味着Signature100可以在其他部署中收集长达一年的数据。从这种长期部署中获取的数据可以帮助科学家了解一个地区的季节动态，并在理解气候变化对海洋的长期影响和对渔业管理的影响方面发挥重要作用。