Measurements of acoustic backscatter and density of captive Atlantic cod with synchronized 300-kHz multibeam and 120-kHz split-beam echosounders 300-kHZ 多波束及 120-kHZ 分割波束漁探機對於大西 洋鱈之聲學反射及魚群密度量測 Gurshin, C. W. D., Jech, J. M., Howell, W. H., Weber, T. C., and Mayer, L. A ICES Journal of Marine Science, 66: 1303– 專題討論 Speaker : 黃星翰

Fishery Echosounder  TS ： target-strength （ dB ）  s A ： nautical area scattering coefficient （ m 2 ／ m 2 ）  S v ： volume backscattering strength （ dB ）

Introduction Introduction Acoustic vs. trawl survey Echosounder series Multibeam echosounder Materials and methods Materials and methods Sample processing Experiment Data analysis Results Results EK60 vs. EM3002 Discussion DiscussionResults

Introduction

Fishery-acoustic vs. Traditional trawl survey Fish density Biomass Spatial distribution Behaviour

beam singledualsplitmulti

Multibeam echosounders Seabed mapping InvestigationCombination

Objective  Fewer application for demersal species  Not widely developed in the United States  Comparing split-beam and multibeam

Materials and methods

Atlantic cod

Sample processing Captive New Hampshire, USA Trawl ; 16.5mm ; 60 － 80m ; 13 times Selection L T ： 50 － 110cm Total ： 195 Acclimation 3m depth per 30 min ; 48 － 72 h Experiment L T ： 52 － 105cm ; mean ： 80.7±10.9cm n ： 195 →128→116→66→23 ; 4 days

Apparatus Simrad EK60 120kHz splitbeam echosounder Kongsberg EM kHz multibeam echosounder 7°Beam width130° 23 mm copperStandar sphere38.1 mm tungsten-carbid 8 － 10 m Calibrate depth 8 － 10 m

Experimental setup

Data analysis Post-processing software ： Echoview and Matlab Statistical analysing software ： SAS and R A WC ＝ EL － SL － 10 log 10 (Ω TX Ω RX ) ＋ 2αR ＋ 30 log 10 R ＋Ｃ S v ＝ A WC － ( X － 20)10 log 10 (R) － 10 log 10 (cτ/2) EL ： echo level SL ： source level α ： attenuation coefficient Ω TX ： transmitting beam width Ω RX ： receiving beam width R ： range from the transducer C ： calibration gain S v ： volume-backscattering strength （ dB ） X ： collection of A wc c ： sound speed （ ms － 1 ） τ ： pulse duration （ s ）

S v for the EM dB dynamic range

Threshold ： － 36dB Cod ： 128 Cod ： 23Cod ： 66 Cod ： 116

S v for the EK60 Threshold ： － 30dB Cod ： 128 Cod ： 66

Results

14dB

Date25 June26 June27 June 28 June Depth （ m ） L T （ cm ） n Percentage Total pings kHz EM3002 S v （ dB ； 95 ％ CI ） － 29.8 （－ 30.3, － 29.3 ） － 31.7 （－ 31.9, － 31.5 ） － 28.4 （－ 28.7, － 28.2 ） － 29.1 （－ 29.4, － 28.8 ） － 39.7 （－ 40.3, － 39.1 ） 300kHz EM3002 Percentage kHz EK60 S v （ dB ； 95 ％ CI ） － 29.4 （－ 30.0, － 28.8 ） － 26.5 （－ 26.9, － 26.2 ） － 23.6 （－ 24.2, － 23.1 ） － 26.4 （－ 26.9, － 25.8 ） － 38.8 （－ 40.0, － 37.8 ） 120kHz EK60 Percentage TS a － 26.9 － 26.8 － 26.7 － 26.6 Expected b S v at 120kHz － 25.7 － 26.1 － 28.4 － 32.9 TS a ＝ 20 log (L T ) － 65 (Rose and Porter, 1996) at 120kHz, where L T is the total length (cm). b S v ＝ TS ＋ 10 log (N/V), where N is the number of cod in the sampled volume V.

6 dB 7 dB

Discussion

SvSvSvSv 1.Random and homogeneous distribution of target 2.Constant fish orientations (assuming linearity in echo- integration)

Sensitivity highlow

Improvement Limitation 64 dB dynamic range Split-beams detection in the athwartships direction only Nearfield range of ~7m Simrad ME70 Adjustable beam width （ ° ） Split-beam operating at multiple frequencies Calibration of all beams Single-target detections TS estimations Quantification of the effect of different incidence angle and overlapping beams on volume-backscatter measurements

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