개개 어류의 산란강도(target strength, TS) 연구는 음향을 이용한 수산 자원량 평가 및 어류의 행태 연구에 가장 기본이 되는 요소이다. 어류의 산란강도는 어체의 크기 및 형태와 특히 부레의 유무에 따라 결정이 된다. 산란강도를 예측하는 방법은 직접적으로 실험 결과를 이용하는 방법과 어류의 형태와 내부 구조를 단순화 시킨 음향 산란 모델을 이용한 간접적인 방법이 있다. 본 연구에서는 한국 연안에 서식하는 어종으로 체내에 부레를 가지고 있는 참돔과 ...
개개 어류의 산란강도(target strength, TS) 연구는 음향을 이용한 수산 자원량 평가 및 어류의 행태 연구에 가장 기본이 되는 요소이다. 어류의 산란강도는 어체의 크기 및 형태와 특히 부레의 유무에 따라 결정이 된다. 산란강도를 예측하는 방법은 직접적으로 실험 결과를 이용하는 방법과 어류의 형태와 내부 구조를 단순화 시킨 음향 산란 모델을 이용한 간접적인 방법이 있다. 본 연구에서는 한국 연안에 서식하는 어종으로 체내에 부레를 가지고 있는 참돔과 조피볼락에 대해 실측 실험 결과를 바탕으로 산란강도 함수를 이끌어 냈으며, 또한 위상차이를 이용한 자료로부터 수평 자세각의 산란강도 특성을 기술하였다. 최종적으로 몸체와 부레의 형태 및 서로 다른 음향 특징(밀도 및 음속비)을 이용한 Helmholtz-Kirchhoff 음선(HKray) 산란 모델로부터 부레와 몸체에 의한 산란강도를 계산하였으며 예측된 전체 어류에 의한 산란강도와 실험 결과를 비교 분석하였다. 실험은 여과 해수를 사용하는 해수 수조 내에 설치한 미세 그물 망에 대상 어종을 넣은 후 38, 120, 200 kHz 세 주파수에 대한 산란강도를 측정하였으며, 각 개체는 X-ray 촬영으로부터 부레의 위치와 크기를 측정하여 음향산란 모델을 위한 입력 변수로 사용하였다. 각 개체별 평균 산란강도는 확률밀도함수를 만족하는 경우 이에 대한 평균값으로, 그렇지 않은 경우에는 후방산란 단면적의 평균을 이용하였다. 계산된 각 개체별 평균 산란강도 함수를 길이(L, cm)와 무게 자료(W, g)를 이용한 참돔의 산란강도 함수는 38 kHz에서 가장 높은 상관관계를 보이면서 다음의 식으로 계산되었다. 참 돔 : (r=0.87) (r=0.89) 조피볼락: (r=0.80) (r=0.78). Split 빔의 위상 차이에 의한 어류의 자세각에 따른 산란강도 특성은 -5 10 사이의 작은 각도 변화에 따른 수평상태에 가까운 산란강도만을 이용하였으며, 경향은 약하지만 음의 각도로 갈수록 산란강도가 증가하는 경향을 보이고 있었다. 산란 모델로부터 계산되는 전체 어류의 산란강도는 부레에 의한 효과가 95 % 이상을 차지하였으며 몸체는 낮은 해수와의 밀도비로 인해 산란강도의 작은 진폭 변위에만 영향을 주었다. 또한 어류의 자세각에 따른 산란강도는 두 개체 모두 어체의 중심 축에 대한 부레의 기울기 각도인 -20에서 최대치를 보이고 있었다. 관측치와 모델 결과를 비교했을 때, 38 kHz는 참돔과 조피볼락 모두에서, 모델 결과와 관측 결과가 유사한 경향을 보이는 것으로 나타나 HK 산란 모델의 적용 가능성을 나타내고 있었다. 이상의 연구 결과는 활성화 되고 있는 바다목장의 수산 자원량 조사를 위한 중요한 기초 연구 및 다른 어종의 음향 산란 특성 연구에 이용될 수 있을 것이다.
개개 어류의 산란강도(target strength, TS) 연구는 음향을 이용한 수산 자원량 평가 및 어류의 행태 연구에 가장 기본이 되는 요소이다. 어류의 산란강도는 어체의 크기 및 형태와 특히 부레의 유무에 따라 결정이 된다. 산란강도를 예측하는 방법은 직접적으로 실험 결과를 이용하는 방법과 어류의 형태와 내부 구조를 단순화 시킨 음향 산란 모델을 이용한 간접적인 방법이 있다. 본 연구에서는 한국 연안에 서식하는 어종으로 체내에 부레를 가지고 있는 참돔과 조피볼락에 대해 실측 실험 결과를 바탕으로 산란강도 함수를 이끌어 냈으며, 또한 위상차이를 이용한 자료로부터 수평 자세각의 산란강도 특성을 기술하였다. 최종적으로 몸체와 부레의 형태 및 서로 다른 음향 특징(밀도 및 음속비)을 이용한 Helmholtz-Kirchhoff 음선(HK ray) 산란 모델로부터 부레와 몸체에 의한 산란강도를 계산하였으며 예측된 전체 어류에 의한 산란강도와 실험 결과를 비교 분석하였다. 실험은 여과 해수를 사용하는 해수 수조 내에 설치한 미세 그물 망에 대상 어종을 넣은 후 38, 120, 200 kHz 세 주파수에 대한 산란강도를 측정하였으며, 각 개체는 X-ray 촬영으로부터 부레의 위치와 크기를 측정하여 음향산란 모델을 위한 입력 변수로 사용하였다. 각 개체별 평균 산란강도는 확률밀도함수를 만족하는 경우 이에 대한 평균값으로, 그렇지 않은 경우에는 후방산란 단면적의 평균을 이용하였다. 계산된 각 개체별 평균 산란강도 함수를 길이(L, cm)와 무게 자료(W, g)를 이용한 참돔의 산란강도 함수는 38 kHz에서 가장 높은 상관관계를 보이면서 다음의 식으로 계산되었다. 참 돔 : (r=0.87) (r=0.89) 조피볼락: (r=0.80) (r=0.78). Split 빔의 위상 차이에 의한 어류의 자세각에 따른 산란강도 특성은 -5 10 사이의 작은 각도 변화에 따른 수평상태에 가까운 산란강도만을 이용하였으며, 경향은 약하지만 음의 각도로 갈수록 산란강도가 증가하는 경향을 보이고 있었다. 산란 모델로부터 계산되는 전체 어류의 산란강도는 부레에 의한 효과가 95 % 이상을 차지하였으며 몸체는 낮은 해수와의 밀도비로 인해 산란강도의 작은 진폭 변위에만 영향을 주었다. 또한 어류의 자세각에 따른 산란강도는 두 개체 모두 어체의 중심 축에 대한 부레의 기울기 각도인 -20에서 최대치를 보이고 있었다. 관측치와 모델 결과를 비교했을 때, 38 kHz는 참돔과 조피볼락 모두에서, 모델 결과와 관측 결과가 유사한 경향을 보이는 것으로 나타나 HK 산란 모델의 적용 가능성을 나타내고 있었다. 이상의 연구 결과는 활성화 되고 있는 바다목장의 수산 자원량 조사를 위한 중요한 기초 연구 및 다른 어종의 음향 산란 특성 연구에 이용될 수 있을 것이다.
Knowledge about individual target strength (TS) is a principal requirement for the assessment of fish biomass and behavioural studies using acoustics. The acoustical target strength of any fish depends on size, behavior, and physical structure and, most importantly, on the presence or absence of a s...
Knowledge about individual target strength (TS) is a principal requirement for the assessment of fish biomass and behavioural studies using acoustics. The acoustical target strength of any fish depends on size, behavior, and physical structure and, most importantly, on the presence or absence of a swimbladder. Generally, TS measurements were based on acoustic experiments and inverse approach using acoustic scattering model. In this study, total length and wet weight-based TS functions for red seabream (Pagrus major) and rockfish (Sebastes schlegeli) that have a swimbladder were lead to empirical formula on based the results of acoustic experiments. And, characteristics of TS were described at horizontal tilt angle using information on the phase difference of split beam. Finally, TS due to swimbladder and fish body was calculated Helmholtz-Kirchhoff (HK) ray scattering model based on different shapes and acoustical properties (density and sound speed in medium) between swimbladder and fish body. Additionally, estimated TS using the scattering model was compared to acoustic measurements from individual fish. TS data for 38, 120, and 200 kHz were obtained by individually releasing each fish in fined net cage. After the experiments, the fish was projected along dorsal and ventral aspect using X-ray to know the morphological construction of swimbladder and fish body and use model computation as an input parameters. For three frequencies, mean TS data with length and wet weight at 38 kHz has a higher correlation between logarithm regression curves. The TS equations are expressed as a function of fish length (L, cm) and wet weight (W, gram):
Red seabream: (r=0.87) (r=0.89) Rockfish: (r=0.80) (r=0.78).
For characteristics of TS with tilt angle using phase difference of the scattered signal in the experiments, TS data were used ping-to-ping data closed to horizontal movement with angle variation between -5 and 10. The TS with tilt angle has a tendency to slightly increase when fish moves to downward direction. In this study, however, effects on tilt angle to maximum TS were not found because ping interval time is relatively long compared to fish movement time in small net cage. From the results of the HK scattering model using input parameters of swimbladder and fish body, the TS of whole fish without regarding fish species and total length depends on not fish body but swimbladder morphology. The oscillatory modulation of TS is due to the contribution of the fish body caused by low-contrast density. Maximum TS as a function of tilt angle appeared when swimbladder is almost perpendicular to the incident ray at fish body tilt angle, -20. From compared the results between acoustic measurements and scattering model, TS of 38 kHz for red seabream and rockfish has a good agreement and then HK scattering model seems to efficient for estimating TS of two species. The results of this study provide the essential data for estimating fisheries resources in marine ranching of coastal area and the possibility for understanding characteristics of acoustic target strength for other species.
Knowledge about individual target strength (TS) is a principal requirement for the assessment of fish biomass and behavioural studies using acoustics. The acoustical target strength of any fish depends on size, behavior, and physical structure and, most importantly, on the presence or absence of a swimbladder. Generally, TS measurements were based on acoustic experiments and inverse approach using acoustic scattering model. In this study, total length and wet weight-based TS functions for red seabream (Pagrus major) and rockfish (Sebastes schlegeli) that have a swimbladder were lead to empirical formula on based the results of acoustic experiments. And, characteristics of TS were described at horizontal tilt angle using information on the phase difference of split beam. Finally, TS due to swimbladder and fish body was calculated Helmholtz-Kirchhoff (HK) ray scattering model based on different shapes and acoustical properties (density and sound speed in medium) between swimbladder and fish body. Additionally, estimated TS using the scattering model was compared to acoustic measurements from individual fish. TS data for 38, 120, and 200 kHz were obtained by individually releasing each fish in fined net cage. After the experiments, the fish was projected along dorsal and ventral aspect using X-ray to know the morphological construction of swimbladder and fish body and use model computation as an input parameters. For three frequencies, mean TS data with length and wet weight at 38 kHz has a higher correlation between logarithm regression curves. The TS equations are expressed as a function of fish length (L, cm) and wet weight (W, gram):
Red seabream: (r=0.87) (r=0.89) Rockfish: (r=0.80) (r=0.78).
For characteristics of TS with tilt angle using phase difference of the scattered signal in the experiments, TS data were used ping-to-ping data closed to horizontal movement with angle variation between -5 and 10. The TS with tilt angle has a tendency to slightly increase when fish moves to downward direction. In this study, however, effects on tilt angle to maximum TS were not found because ping interval time is relatively long compared to fish movement time in small net cage. From the results of the HK scattering model using input parameters of swimbladder and fish body, the TS of whole fish without regarding fish species and total length depends on not fish body but swimbladder morphology. The oscillatory modulation of TS is due to the contribution of the fish body caused by low-contrast density. Maximum TS as a function of tilt angle appeared when swimbladder is almost perpendicular to the incident ray at fish body tilt angle, -20. From compared the results between acoustic measurements and scattering model, TS of 38 kHz for red seabream and rockfish has a good agreement and then HK scattering model seems to efficient for estimating TS of two species. The results of this study provide the essential data for estimating fisheries resources in marine ranching of coastal area and the possibility for understanding characteristics of acoustic target strength for other species.
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