Simulation and experimental measurement of side-aspect target strength of Atlantic salmon (Salmo salar) at high frequency

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Abstract:

Numerical simulations and empirical measurements of swimming Atlantic salmon (Salmo salar) were used to describe the effects of fish behavior on side-aspect target strength (TS). Simulation results were based on the numerical solution of the Helmholtz equation with the finite element method (FEM). A three-dimensional geometric model approximated the shape of the swimbladder of an Atlantic salmon. Numerical simulations were used to study the dependence of TS on the fish length, orientation, and swimming behavior. The results showed strong variation in TS, both when the side-aspect angle was changed and when the swimbladder was bent to the direction of the sonar beam. A total of 11 swimming adult Atlantic salmon 62–107 cm long were measured with a horizontally aimed echosounder (200 kHz) and video camera, and the experimental results were compared with the corresponding simulation results. The linear regression between mean TS and the logarithm of fish length (L, cm) was TS = 24.4log10(L) – 72.9 dB. The strong variability of TS owing to the orientation and bending of the fish and large L/ ratios reduces the usefulness of TS alone for fish size estimation or species discrimination.

Des simulations numériques et des mesures empiriques de la nage chez le saumon de l'Atlantique (Salmo salar) nous ont servi à décrire les effets du comportement des poissons sur l'intensité de la cible (TS) acoustique en aspect latéral. Les résultats des simulations se basent sur la résolution numérique de l'équation de Helmholtz par la méthode de l'élément fini (FEM). Un modèle géométrique tridimensionnel mime approximativement la forme de la vessie natatoire d'un saumon atlantique. Des simulations numériques ont servi à étudier la dépendance de TS de la longueur, de l'orientation et du comportement de nage du poisson. Les résultats indiquent une forte variation de TS, tant lorsque l'angle de l'aspect latéral est modifié que lorsque la vessie natatoire est repliée dans la direction du faisceau sonar. En tout, nous avons mesuré 11 saumons atlantiques en nage, variant en longueur de 62 à 107 cm, avec un sonar (200 kHz) dirigé horizontalement et avec une caméra vidéo et nous avons comparé les résultats expérimentaux aux résultats simulés correspondants. La régression linéaire entre le TS moyen et le logarithme de la longueur (L, cm) est TS = 24,4log10(L) – 72,9 dB. La forte variabilité de TS reliée à l'orientation et au repliement du poisson, ainsi qu'aux rapports L/ élevés, réduit l'utilité des TS seuls pour estimer la taille des poissons ou pour discriminer entre les espèces.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: November 1, 2004

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  • Published continuously since 1901 (under various titles), this monthly journal is the primary publishing vehicle for the multidisciplinary field of aquatic sciences. It publishes perspectives (syntheses, critiques, and re-evaluations), discussions (comments and replies), articles, and rapid communications, relating to current research on cells, organisms, populations, ecosystems, or processes that affect aquatic systems. The journal seeks to amplify, modify, question, or redirect accumulated knowledge in the field of fisheries and aquatic science. Occasional supplements are dedicated to single topics or to proceedings of international symposia.
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