introduccion eval. hidroacustica

5/25/2018 Introduccion Eval. Hidroacustica

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INTRODUCCIN

La hidroacstica es una forma indirecta de poder observar la vida marina y, en cierta

forma, cuantificar su abundancia, establecer sus patrones de distribucin espacial y

temporal, as como analizar su conducta e interacciones con otros organismos marinos

(Gonzales, G, y Arenas, V.2005).

El desarrollo que ha alcanzado la electrnica en estos ltimos aos, ha bajado los

costos y mejorado notablemente la calidad de los equipos. Actualmente, es posible

encontrar en el mercado, una considerable cantidad de marcas y modelos de

pequeos ecosondas del tipo que se usan en embarcaciones deportivas, con los que es

posible aplicar la metodologa que se describe. Los mtodos acsticos ms modernos y

sofisticados, permiten evaluar la ictiomasa por clases de tamao en base a la

intensidad de reflexin, conectando al ecosonda, para el anlisis de la informacin, una

computadora y un ecointegrador. El mtodo que se describe, permite evaluar

solamente el nmero de peces y es el ms sencillo de las tcnicas acsticas. Puede ser

utilizado por cualquier persona que se familiarice con el manejo de un ecosonda. (FAO,

evaluacin acstica de peces por recuento de ecos.)

La tecnologa de la captura de peces comprende el proceso de captura de cualquier

animal acutico utilizando cualquier clase de mtodo de pesca, generalmente desde

una embarcacin. El uso de los mtodos de pesca vara dependiendo de los tipos de

pesqueras y puede incluir desde un anzuelo sencillo y pequeo unido a una lnea a

grandes y complejas redes de arrastre pelgico o aparejos de cerca manejados porgrandes buques de pesca. La pesca de captura puede dirigirse a organismos acuticos

que van desde los invertebrados pequeos a grandes atunes y ballenas que pueden

encontrarse en cualquier lugar, desde la superficie del ocano hasta los 2 000 metros

de profundidad.

La gran diversidad de objetivos de la pesca de captura y su amplia distribucin requiere

distintas artes de pesca y diferentes mtodos para una captura eficiente. Estas

tecnologas se han desarrollado por todo el mundo en funcin de las tradiciones

locales y tambin de los avances tecnolgicos en distintas disciplinas. (FAO. Tecnologade la captura de peces)


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EVALUACION HIDROACUSTICA DE LOS RECURSOS BIOLOGICOS

DEFINICION:

Los mtodos acsticos ms modernos y sofisticados permiten evaluar la

ictiomasa, por clases de tamao en base a la intensidad de refleccin,conectando, al ecosonda, para el anlisis de la informacin una computadora y

un ecointegrador. El mtodo que se describe permite evaluar solamente el

nmero de peces y es el ms sencillo de las tcnicas acsticas. Puede ser

utilizado por cualquier persona que se familiarice con el manejo de un

ecosonda. (FAO, evaluacin acstica de peces por recuento de ecos.)

La hidroacstica es la rama de las ciencias marinas que estudia la propagacin

del sonido en el medio acutico. La acstica pesquera, por su parte, se aboca al

desarrollo y aplicacin de tcnicas y mtodos basados en la utilizacin de la

energa sonora para la prospeccin de los recursos pesqueros. (Madirolas, A.)

FIGURA N 01: Evaluacin de recursos pesqueros por el mtodo hidroacstico


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En el caso de los recursos pelgicos, los mtodos acsticos son los ms importantes a

efectos de calcular tanto la distribucin como la abundancia de las especies. A pesar de

ciertas fuentes de error y subestimacin, el muestreo con ecosondas y sonares permite

una lectura prcticamente continua de variables, tales como la presencia de peces, la

distribucin del plancton e incluso la profundidad de la termoclina, el tipo de fondo y

la deteccin de ondas internas. El IMARPE realiza de dos a cuatro cruceros de

evaluacin de recursos pelgicos al ao, en los que utiliza el mtodo acstico para

calcular la biomasa de la anchoveta y de otras especies pelgicas de inters como

sardina, jurel, caballa, bagre, camotillo, pota o calamar gigante, mnida y

eventualmente algunas ms.

Es conveniente definir los trminos biomasa y abundancia.

BIOMASA: se refiere a la cantidad absoluta de peces, expresada en toneladas mtricas

(t), existente en una regin especficamente determinada.

ABUNDANCIA:se emplea para referirse a la cantidad de peces expresada en unidades

de abundancia relativa (m2/mn2).

Los resultados de estas investigaciones permiten calcular las cuotas de captura, y a

travs de recomendaciones especficas el Ministerio de la Produccin, emite las

medidas de regulacin pesquera para el sostenimiento y conservacin de los recursos

involucrados.

El IMARPE aplica el mtodo acstico de modo regular desde 1983, y con el transcurso

del tiempo se han producido mejoras metodolgicas e instrumentales como

consecuencia del progreso de la electrnica e informtica.

METODOLOGA PARA ESTIMACIN ACSTICA DE LA ABUNDANCIA DE PECES

Los mtodos acsticos para estimar la abundancia de peces se basan en elconocimiento previo de la Reflectividad (Target Strength, TS) de los peces segn su

talla, su morfologa y fisiologa. Cuando no se tiene esta informacin, los resultados no

deben ser expresados en trminos de abundancia o biomasa absoluta (por ejemplo, en

toneladas), sino en unidades de abundancia relativa (por ejemplo, en m2/mn2). Otros

mtodos permiten contar visualmente, o con algoritmos informticos, el nmero de

peces por unidad de muestreo utilizando ecosondas o sonares, lo que permite inferir la

abundancia o biomasa, aunque estos mtodos llamados de ecoconteo solo pueden

ser empleados bajo ciertas condiciones de baja densidad.

Para ello, se requiere analizar ecogramas de ecosondas previamente calibradas.


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Los ecogramas son imgenes bidimensionales compuestas por pulsos

unidimensionales, cada uno de los cuales corresponde a la emisin de sonido en

intervalos; y por la presentacin de los ecos de retorno que es realizada en una escala

de colores que representa la densidad relativa de los dispersores (peces, plancton,

etc.) que se interpusieron en la propagacin del sonido

De otro lado, los mtodos acsticos para estimar la abundancia de anchoveta y otros

recursos pelgicos requieren la pre-definicin de los estratos o espacios geogrficos

sobre los cuales se efectuar la medicin de la distribucin o abundancia.

Los datos acsticos colectados durante los cruceros deben corresponder a intervalos

similares de muestreo (UBM) a lo largo de transectostambin predefinidos, que por lo

general tienen un diseo regular, generalmente de tipo sistemtico paralelo

perpendicular a la lnea de costa.

MUESTREO ACUSTICO

El muestreo acstico por lo general es realizado cada milla nutica, este espacio

de muestreo es denominado Unidad Bsica de Muestreo cuyas siglas son

UBM.

Cada UBM contiene informacin en la columna de agua, a cada UBM le

corresponde su posicin y sus respectivos valores ecointegrados.

FIGURA N 02: Muestreo acstico


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PLANIFICACION DE UNA EVALUACION HIDROACUSTICA (IMARPE.2009)

Para el desarrollo de prospecciones acsticas se requiere establecer previamente una

planificacin de las estrategias de muestreo y equipos a utilizar, actividades logsticas y

de rutina, presupuesto, informes, etc. En la ejecucin de un crucero de evaluacin

acstica de recursos pelgicos participan otras reas o disciplinas de investigacin que

realizan estudios simultneos o complementarios.

El Plan de Crucero es el documento que contiene todos los detalles de la organizacin

incluyendo etapas, presupuestos, objetivos, personal participante etc.; el cual forma

parte del programa anual de investigaciones del Instituto.

Periodo y rea de estudio

La disponibilidad presupuestal determina en primer trmino el rea de

investigacin que puede ser cubierta en funcin a las especies objetivo.

Embarcaciones

Las embarcaciones utilizadas en los cruceros de evaluacin acstica son los

Barcos de Investigacin Cientfica (BIC) Jos Olaya Balandra, SNP-2 y Humboldt,

equipados con redes de arrastre de media agua, sistemas acsticos digitales de

deteccin multifrecuencia y equipamiento oceanogrfico y de muestreo

biolgico . En ocasiones se utilizan las lanchas pesqueras de menor calado (LP)

o lanchas de investigacin cientfica (LIC) como las Imarpe IV, Imarpe V e

Imarpe VI, para incrementar el muestreo biolgico-pesquero en zonas costeras

o someras donde los BICno pueden ingresar, por seguridad.

FIGURA N 03: Embarcaciones utilizadas en los cruceros de evaluacin derecursos hidrobiolgicos


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Diseo del muestreo

La evaluacin acstica se efecta mediante la utilizacin de un Diseo de

Muestreo de Tipo Sistemtico (perfiles paralelos y equidistantes entre s), con

el propsito de desarrollar un esfuerzo uniforme, que permita colectar

informacin para evaluar y estudiar el mayor nmero posible de especiespelgicas.

Tiempo de crucero y longitud de los transectos

La fase de campo de una evaluacin acstica de recursos pelgicos es el

desarrollo del Crucero de Evaluacin, y para ello es esencial la estimacin del

tiempo disponible, considerando el rastreo acstico involucrado y la ejecucin

de lances de muestreo biolgico-pesquero y oceanogrfico. La expresin

rastreoacstico se refiere a la navegacino recorrido planificado a lo largo

de lneas imaginarias o transectos, usualmente colocados de modo

perpendicular a la lnea de costa, y las secciones navegadas que conectan los

transectos son conocidos como intertransectos

FIGURA N 04: Diseo de trayectos sistemticos con dos buques y un buque

de investigacin


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EQUIPAMIENTO ACSTICO

IMARPE posee un nivel de equipamiento acstico que est considerado entre

los mejores de Amrica Latina y, en general, dentro del estndar mundial

necesario para desarrollar evaluaciones acsticas bajo los mtodos modernos.

FIGURA N 05: A) Ecosonda cientfica SIMRAD EK 500, B) Ecosonda cientfica

SIMRAD EK 60 y C) Ecosonda porttil SIMRAD EY 60

MUESTREO ACSTICO

El muestreo acstico est basado en la coleccin de ecogramas tipo Sv, TS y de

coordenadas angulares, que son los tres tipos bsicos de datos necesarios pararealizar anlisis sobre Reflectividad y Ecointegracin. Los datos son grabados

hasta los 500 m de profundidad.

Este muestreo acstico es realizado con ecosonda cientfica en intervalos

llamados Unidad Bsica de Muestreo (UBM).

Realizacin de lances de pesca (muestreo biolgico)

Los mtodos acsticos que se emplean para evaluar la abundancia de peces

utilizando una ecosonda.

Durante un crucero se suelen realizar no menos de 200 lances de pesca,habindose llegado a realizar ms de 600. Un muestreo pesquero de este tipo

permite reducir todos los sesgos comnmente asociados con la evaluacin

acstica.

ANLISIS DE ECOTRAZOS

Entre los aos 1996 y 2001, con la utilizacin de las ecosondas

EY500 y EK500, el anlisis se efectu de los ecogramas impresos durante el

crucero; es decir, las imgenes de la pantalla del ecosonda registradas durante

el crucero fueron impresas en forma simultnea.


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Desde 2002, con la utilizacin de las ecosondas cientficas digitalesEK500 y

EK60, el anlisis de los datos acsticos se efectu a travs del programa de

post-procesamiento Echoview (Myriax, Australia), que contiene mdulos tales

como deteccin de cardmenes y construccin de ecogramas virtuales (o

sintticos) que facilitan la extraccin y anlisis de la informacin en estudio . Laconexin entre la ecosonda y las computadoras se realiza va red LAN, con el

propsito de registrar ficheros con los ecogramas colectados.

FIGURA N 06: Registro de peces visualizados en un ecograma

CONDICIONES PTIMAS PARA UN DISEO HIDROACUSTICO

El stock es ubicado en un rea definida y principalmente en media agua.

Existencia de pocas especies dominantes en el ecosistema marino, siendo las

especies de inters con abundancias significativas.

La fuerza del blanco (TS) de la (s) especie (s) es conocida o existen los medios

financieros para realizar estos estudios.

Condiciones ambientales conocidas (Temperatura, Salinidad para corregirlas

prdidas de absorcin acstica).

Los peces tienen un comportamiento lento, vulnerables a la captura y tienen

poca reaccin a estmulos externos (reacciones de escape por ejemplo).

Condiciones de mar estables para la investigacin.


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PLANIFICACION DEL ESTUDIO HIDROACUSTICO

Objetivo.

Buque.

Equipos acsticos.

Personal calificado.

Fondo financieros suficiente para llevar a cabo el programa de investigacin.

FIGURA N 07: Componentes para una planificacin del estudio hidroacstico.

OBJETIVOS DEL CRUCERO DE EVALUACION HIDROACUSTICA

Para obtener un estimado de una o ms especies:

Dirigido a una poblacin total de peces.

Hacia un rea geogrfica definida.

En una estacin del ao en particular en funcin al comportamiento de la

especie.

Estimar la abundancia o biomasa, distribucin y aspectos biolgicos- pesqueros de los

principales recursos pelgicos principalmente anchoveta, con el objetivo de efectuar

recomendaciones para un manejo sostenido de su explotacin.

Actualizar o conocer las caractersticas del ambiente marino a travs de la medicin

de parmetros fsicos, qumicos y biolgicos del mar.


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FIGURA N 08: Plan de ejecucin para una evaluacin hidroacstica


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Utilizando una ecosonda podremos or los ecos que producen los cardmenes de

peces.

Mediante una conversin de la energa acstica recibida (el volumen del eco) y

cuanto sonido refleja cada especie estimaremos la abundancia.

La ecosonda genera sonidos en distintas frecuencias y recibe el eco que emiten los

distintos objetos que encuentra: peces. Plancton, etc.

Gracias a la intensidad del eco, la ecosonda es capaz de identificar el fondo del mar y

los distintos cardmenes, as como su densidad.

FIGURA N 09: Ecosonda cientfica ek60 diseada para estudios biolgicos, principalmente

para la estimacin de biomasa

CMO PODEMOS IDENTIFICAR UN

CARDUMENDE PECES?


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PARA PODER IDENTIFICAR UN CARDUMEN DE PECES EN UN ECOGRAMA DEBEMOS

TENER EN CUENTA LO SIGUIENTE:(GUIA PRACTICA DE EQUIPOS ELECTRNICOS PARA PESCA Y

NAVEGACION)-ECOSONDA PRO NEW

BARRA DE COLORES

La barra de colores muestra la relacin entre la intensidad del eco y su color en

la imagen. El primer color por arriba (marrn rojizo) es el ms fuerte y el

ltimo, hacia abajo, el ms dbil. La barra de colores puede ser usada para

estimar la densidad de un banco de pescado, especie del mismo o la dureza del

fondo.

FIGURA N 10: Barra de colores

ECOS DEL FONDO

El eco del fondo es, normalmente, el ms fuerte y suele aparecer en marrn

rojizo pero, el color y el ancho pueden variar en funcin de la naturaleza del

fondo, de la profundidad, de la frecuencia, de la sensibilidad, de las condiciones

del mar, etc.

FIGURA N 11: Ecos de fondo


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ECOS DEL PEZ

La cantidad de peces puede ser estimada considerando la extensin de los ecos

en la imagen, si se conoce el tamao del banco y la densidad del mismo.

Tamao del banco de pescado

Generalmente el tamao del eco en la imagen es proporcional al tamao real

del banco de pescado. No obstante, si dos ecos de pescado a profundidades

diferentes tienen el mismo tamao, el banco a menor profundidad es ms

pequeo, debido a que el haz ultrasnico se ampla con la profundidad y por

tanto el eco del blanco a mayor profundidad es ms grande.

FIGURA N 12: Tamao del banco de pescado

DENSIDAD DEL BANCO DE PESCADO

Si los ecos de dos bancos de pescado aparecen con el mismo color a diferentes

profundidades, el banco a mayor profundidad es ms denso porque la energa

ultrasnica se atena al propagarse en el agua y, por tanto, el eco del banco a

ms profundidad debera presentarse en color ms dbil.

FIGURA N 13: Densidad del banco de pescado


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FIGURA N 14: Uso del sonar


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FIGURA N 15: 1 fase del procesamiento de la data acstica

CMO PROCESAMOS LA DATA

ACUSTICA?


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FIGURA N 16: 2 fase del procesamiento de la data acstica-distribucin de

los recursos detectados


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FIGURA N 17: 3 fase del procesamiento de la data acstica-estimacin de la

biomasa


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EJEMPLOS DE ECOGRAMAS:

FIGURA N 18: Ecograma que demuestra la ausencia de seales de peces, mientras se

aprecia una capa con una densidad importante de seales de muy poca intensidad,

muy probablemente provenientes de larvas de insectos. Embalse de Orellana, datos

sin filtrar. (Aplicacin de un nuevo mtodo para la evaluacin censal de la ictiofauna de embalses:

hidroacstica digital con haz vertical y horizontal)

FIGURA N 19:Ilustracin de las dos diferentes formas de orientar el haz acstico del

transductor, horizontal (arriba) y en vertical (abajo izquierda)


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FIGURA N 20:Ecograma de seales obtenidas con el transductor orientado en

horizontal. Los peces detectados se encuentran en una capa superficial (0-3 m de

profundidad), en la que no se detectaron seales en el sondeo vertical.


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GRABACION DE IMGENES DESDE UN SONAR SX90(SIMRAD pro duc tos para pesca)

FIGURA N 21: deteccin de arenque con un sonar sx90

ArenqueEn esta imagen vemos que el sonar ha detectado tres

bancos de arenque. El patrn ha decido capturar el de

mayor densidad que es el ms prximo al barco. El sonar

est ajustado para Seguimiento Automtico del Blanco

y se observan las estelas del banco y del barco. En laesquina inferior izquierda se aprecian los datos sobre

rumbo que sigue el banco (179) y su velocidad (2,2

nudos).


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FIGURA N 22: deteccin de caballa con un sonar sx90

CaballaSe ha detectado un banco de caballa a 40 a estribor

y se ha marcado como blanco 6. Trabajamos con

Modo Proa Arriba y Presentacin Pantalla Completa.

El alcance es de 2.000 metros y la inclinacin de 5.

Tenemos una distancia hasta el banco de 1.952 metros

y la profundidad es de 93 brazas, lo cual indica que las

caballas nadan prximas al fondo. Aparecen ecos entreel banco y el barco que corresponden a dos arrastreros

que se acercan.


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FIGURA N 23: deteccin de ATUN con un sonar SH90

AtnEn el ejemplo se ha detectado un banco de atn de unas

10 toneladas que se est rastreando. Para la pesca del atn

es esencial poder seguir el cardumen sin sufrir prdida de

informacin. Una vez ajustada la red, el patrn ejerce control

total sobre la misma y optimiza sus capturas


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BIBLIOGRAFIA

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abundancia de blancos acsticos usando hidroacstica de alta frecuencia en lacosta norte de Baja California, Mxico.

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