Fisheries acoustics
मत्स्यपालन ध्वनिकी में जलीय वातावरण में संवेदक के रूप में ध्वनिक उपकरणों का उपयोग करके अनुसंधान और व्यावहारिक अनुप्रयोग विषयों की एक श्रृंखला शामिल है। ध्वनिक तकनीकों को जलीय जानवरों, ज़ूप्लैंक्टन और भौतिक और जैविक आवास विशेषताओं को महसूस करने के लिए लागू किया जा सकता है। बुनियादी सिद्धांत बायोमास आकलन सोनार तकनीक का उपयोग करके मछली और अन्य समुद्री जीवों का पता लगाने और उनकी मात्रा निर्धारित करने की एक विधि है। एक ध्वनिक ट्रांसड्यूसर पानी में ध्वनि की एक संक्षिप्त, केंद्रित स्पंद उत्सर्जित करता है। यदि ध्वनि का सामना आसपास के माध्यम की तुलना में अलग घनत्व वाली वस्तुओं से होता है, जैसे कि मछली, तो वे स्रोत की ओर कुछ ध्वनि को प्रतिबिंबित करते हैं। ये प्रतिध्वनि मछलियों के आकार, स्थान और प्रचुरता के बारे में जानकारी प्रदान करती हैं। वैज्ञानिक इको साउंडर हार्डवेयर फ़ंक्शन के मूल घटक ध्वनि को प्रसारित करना, प्राप्त करना, फ़िल्टर करना और बढ़ाना, रिकॉर्ड करना और प्रतिध्वनियों का विश्लेषण करना है। जबकि व्यावसायिक रूप से उपलब्ध "फिश-फाइंडर्स" के कई निर्माता हैं, मात्रात्मक विश्लेषण के लिए आवश्यक है कि माप उच्च संकेत-से-शोर अनुपात वाले कैलिब्रेटेड इको साउंडर उपकरण के साथ किया जाए। प्रथम विश्व युद्ध के बाद, जब सोनार का उपयोग पहली बार पनडुब्बियों का पता लगाने के लिए किया गया था, तो प्रतिध्वनि ध्वनि यंत्रों का उपयोग सेना के बाहर होने लगा। फ्रांसीसी खोजकर्ता रैलिएर डू बैटी ने 1927 में अप्रत्याशित मध्य जल प्रतिध्वनियों की सूचना दी, जिसके लिए उन्होंने मछली विद्यालयों को जिम्मेदार ठहराया। 1929 में, जापानी वैज्ञानिक किमुरा ने एक जलीय कृषि तालाब में समुद्री ब्रीम तैराकी द्वारा एक निरंतर ध्वनिक किरण में व्यवधान की सूचना दी। 1930 के दशक की शुरुआत में, दो वाणिज्यिक मछुआरों, एक अंग्रेज, रोनाल्ड बॉल्स और एक नॉर्वेजियन, रीनर्ट बोकन ने मछली का पता लगाने के साधन के रूप में इकोसाउंडर्स के साथ स्वतंत्र रूप से प्रयोग करना शुरू किया। नॉर्वे के फ्राफजॉर्ड में बोकन द्वारा दर्ज किए गए स्प्रैट स्कूलों के ध्वनिक निशान प्रकाशित होने वाला मछली का पहला इकोग्राम था। 1935 में, नॉर्वे के वैज्ञानिक ऑस्कर सुंड ने अनुसंधान पोत जोहान हॉर्ट से कॉड स्कूलों के अवलोकनों की सूचना दी, जो मत्स्य अनुसंधान के लिए प्रतिध्वनि के पहले उपयोग को चिह्नित करता है। द्वितीय विश्व युद्ध के दौरान सोनार प्रौद्योगिकियों का तेजी से विकास हुआ और युद्ध की समाप्ति के तुरंत बाद वाणिज्यिक मछुआरों और वैज्ञानिकों द्वारा सैन्य अधिशेष उपकरणों को अपनाया गया। इस अवधि में विशेष रूप से मछली का पता लगाने के लिए डिज़ाइन किए गए उपकरणों का पहला विकास देखा गया। ध्वनिक सर्वेक्षणों की व्याख्या में बड़ी अनिश्चितताएं बनी रहीं, हालांकिः उपकरणों का अंशांकन अनियमित और अस्पष्ट था, और मछली और अन्य जीवों के ध्वनि-प्रकीर्णन गुणों को बहुत कम समझा गया था। 1970 और 80 के दशक की शुरुआत में, इन सीमाओं को दूर करने के लिए व्यावहारिक और सैद्धांतिक जांच की एक श्रृंखला शुरू हुई। स्प्लिट-बीम इकोसाउंडर्स, डिजिटल सिग्नल प्रोसेसिंग और इलेक्ट्रॉनिक डिस्प्ले जैसी तकनीकी प्रगति भी इस अवधि में दिखाई दी। वर्तमान में, दुनिया भर में कई मत्स्य पालन के मूल्यांकन और प्रबंधन में ध्वनिक सर्वेक्षण का उपयोग किया जाता है। कैलिब्रेटेड, स्प्लिट-बीम इकोसाउंडर मानक उपकरण हैं। कई ध्वनिक आवृत्तियों का अक्सर एक साथ उपयोग किया जाता है, जिससे विभिन्न प्रकार के जानवरों के बीच कुछ भेदभाव होता है। मल्टीबीम, ब्रॉडबैंड और पैरामीट्रिक सोनार में अनुसंधान सहित तकनीकी विकास जारी है। मछलियों की गिनती की तकनीक जब अलग-अलग लक्ष्यों को इतना दूर रखा जाता है कि उन्हें एक दूसरे से अलग किया जा सके, तो लक्ष्यों की संख्या की गणना करके मछलियों की संख्या का अनुमान लगाना आसान होता है। इस प्रकार के विश्लेषण को प्रतिध्वनि गणना कहा जाता है, और ऐतिहासिक रूप से बायोमास आकलन के लिए उपयोग किया जाने वाला पहला था। प्रतिध्वनि एकीकरण यदि एक से अधिक लक्ष्य ध्वनिक किरण में एक ही गहराई पर स्थित हैं, तो आमतौर पर उन्हें अलग से हल करना संभव नहीं है। यह अक्सर स्कूली मछली या ज़ूप्लैंक्टन के एकत्रीकरण के मामले में होता है। इन मामलों में, प्रतिध्वनि एकीकरण का उपयोग बायोमास का अनुमान लगाने के लिए किया जाता है। प्रतिध्वनि एकीकरण यह मानता है कि लक्ष्यों के एक समूह द्वारा बिखरे हुए कुल ध्वनिक ऊर्जा प्रत्येक व्यक्तिगत लक्ष्य द्वारा बिखरे हुए ऊर्जा का योग है। यह धारणा ज्यादातर मामलों में अच्छी तरह से लागू होती है। विद्यालय या एकत्रीकरण द्वारा बैकस्कैटर की गई कुल ध्वनिक ऊर्जा को एक साथ एकीकृत किया जाता है, और इस कुल को एक ही जानवर के (पहले से निर्धारित) बैकस्कैटर गुणांक द्वारा विभाजित किया जाता है, जो कुल संख्या का अनुमान देता है। उपकरण इकोसाउंडर मत्स्य पालन ध्वनिकी में प्राथमिक उपकरण वैज्ञानिक इकोसाउंडर है। यह उपकरण एक मनोरंजक या वाणिज्यिक मछली खोजने वाले या इकोसौंडर के समान सिद्धांतों पर काम करता है, लेकिन अधिक सटीकता और सटीकता के लिए इंजीनियर किया गया है, जिससे मात्रात्मक बायोमास अनुमान लगाया जा सकता है। एक इकोसाउंडर में, एक ट्रांससीवर एक छोटी नाड़ी उत्पन्न करता है जिसे ट्रांसड्यूसर द्वारा पानी में भेजा जाता है, जो ध्वनि की एक केंद्रित किरण का उत्पादन करने के लिए व्यवस्थित पीजोइलेक्ट्रिक तत्वों की एक श्रृंखला है। मात्रात्मक कार्य के लिए उपयोग किए जाने के लिए, इकोसाउंडर को उसी विन्यास और वातावरण में कैलिब्रेट किया जाना चाहिए जिसमें इसका उपयोग किया जाएगा; यह आमतौर पर ज्ञात ध्वनिक गुणों के साथ धातु के गोले से प्रतिध्वनियों की जांच करके किया जाता है। प्रारंभिक इकोसाउंडर्स केवल ध्वनि की एक किरण को संचारित करते थे। ध्वनिक किरण पैटर्न के कारण, अलग-अलग अजीमुथ कोणों पर समान लक्ष्य अलग-अलग प्रतिध्वनि स्तर वापस करेंगे। यदि लक्ष्य के लिए बीम पैटर्न और कोण ज्ञात हैं, तो इस निर्देशन की भरपाई की जा सकती है। एक लक्ष्य के कोण को निर्धारित करने की आवश्यकता के कारण जुड़वां-बीम इकोसाउंडर का विकास हुआ, जो दो ध्वनिक किरणों का निर्माण करता है, एक दूसरे के अंदर। आंतरिक और बाहरी किरणों में एक ही प्रतिध्वनि के चरण अंतर की तुलना करके, ऑफ-एक्सिस कोण का अनुमान लगाया जा सकता है। इस अवधारणा के एक और परिष्करण में, एक विभाजित-बीम इकोसौंडर ट्रांसड्यूसर चेहरे को चार चतुर्थांश में विभाजित करता है, जिससे तीन आयामों में लक्ष्यों का स्थान निर्धारित किया जा सकता है। एकल-आवृत्ति, विभाजित-बीम इकोसाउंडर अब मत्स्य पालन ध्वनिकी के मानक उपकरण हैं। मल्टीबीम इकोसाउंडर्स मल्टीबीम सोनार पानी में ध्वनि किरणों का एक पंखे के आकार का सेट पेश करते हैं और प्रत्येक किरण में प्रतिध्वनि रिकॉर्ड करते हैं। इनका व्यापक रूप से स्नानमापी सर्वेक्षणों में उपयोग किया गया है, लेकिन हाल ही में मत्स्य पालन ध्वनिकी में भी इनका उपयोग करना शुरू हो गया है। उनका प्रमुख लाभ एक इकोसाउंडर द्वारा दिए गए संकीर्ण जल स्तंभ रूपरेखा में एक दूसरे आयाम को जोड़ना है। इस प्रकार पशु वितरण की त्रि-आयामी तस्वीर देने के लिए कई पिंगों को जोड़ा जा सकता है। ध्वनिक कैमरा ऐसे उपकरण हैं जो तुरंत पानी की त्रि-आयामी मात्रा की छवि बनाते हैं। ये आम तौर पर पारंपरिक इकोसाउंडर्स की तुलना में उच्च आवृत्ति ध्वनि का उपयोग करते हैं। यह उनके संकल्प को बढ़ाता है ताकि अलग-अलग वस्तुओं को विस्तार से देखा जा सके, लेकिन इसका मतलब है कि उनकी सीमा दसियों मीटर तक सीमित है। वे पानी के संलग्न और/या धुँधले निकायों में मछली के व्यवहार का अध्ययन करने के लिए बहुत उपयोगी हो सकते हैं, उदाहरण के लिए बांधों पर अनाड्रोमस मछली के मार्ग की निगरानी मत्स्य पालन के लिए मंच ध्वनिकी मत्स्य पालन ध्वनिक अनुसंधान विभिन्न प्लेटफार्मों से आयोजित किया जाता है। सबसे आम एक पारंपरिक शोध पोत है, जिसमें इकोसाउंडर्स जहाज के पतवार पर या एक ड्रॉप कील में लगे होते हैं। यदि पोत में स्थायी रूप से इकोसाउंडर स्थापित नहीं हैं, तो उन्हें जहाज के किनारे से जुड़े एक पोल माउंट पर तैनात किया जा सकता है, या एक टोड बॉडी या पोत के पीछे या बगल में खींची गई "टोफिश" पर तैनात किया जा सकता है। टोव्ड बॉडी विशेष रूप से गहरी जीवित मछलियों के अध्ययन के लिए उपयोगी हैं, जैसे कि नारंगी खुरदरा, जो आमतौर पर सतह पर एक इकोसाउंडर की सीमा से नीचे रहती हैं। अनुसंधान जहाजों के अलावा, ध्वनिक डेटा को विभिन्न प्रकार के "अवसर के जहाजों" जैसे मछली पकड़ने वाले जहाजों, नौकाओं और मालवाहक जहाजों से एकत्र किया जा सकता है। अवसर के जहाज बड़े क्षेत्रों में कम लागत वाले डेटा संग्रह की पेशकश कर सकते हैं, हालांकि एक सही सर्वेक्षण डिजाइन की कमी इन डेटा का विश्लेषण मुश्किल बना सकती है। हाल के वर्षों में, दूर से संचालित वाहनों और स्वायत्त पानी के नीचे के वाहनों के साथ-साथ समुद्री वेधशालाओं में भी ध्वनिक उपकरणों को तैनात किया गया है। लक्ष्य शक्ति अवलोकन और मॉडलिंग लक्ष्य शक्ति (टी. एस.) एक माप है कि एक मछली, ज़ूप्लैंक्टर, या अन्य लक्ष्य बिखरे हुए ट्रांसड्यूसर की ओर कितनी अच्छी तरह से ध्वनि करते हैं। सामान्य तौर पर, बड़े जानवरों की लक्ष्य शक्ति अधिक होती है, हालांकि अन्य कारक, जैसे कि मछलियों में गैस से भरी स्विंब्लैडर की उपस्थिति या अनुपस्थिति, का बहुत बड़ा प्रभाव हो सकता है। मत्स्य पालन ध्वनिकी में लक्ष्य शक्ति का महत्वपूर्ण महत्व है, क्योंकि यह ध्वनिक बैकस्कैटर और पशु बायोमास के बीच एक कड़ी प्रदान करता है। टी. एस. को सैद्धांतिक रूप से सरल लक्ष्यों जैसे गोले और सिलेंडरों के लिए प्राप्त किया जा सकता है, लेकिन व्यवहार में, इसे आमतौर पर अनुभवजन्य रूप से मापा जाता है या संख्यात्मक मॉडल के साथ गणना की जाती है। अनुप्रयोग सर्वेक्षण, स्टॉक मूल्यांकन, प्रबंधन पारिस्थितिकी व्यवहार भी देखें गहरी प्रकीर्णन परत संदर्भ आगे पढ़ने के लिए मछली एम. पी. और मौब्रे डब्ल्यू. एच. (1970) पश्चिमी उत्तरी अटलांटिक मछलियों की आवाज़ें; जैविक पानी के नीचे की आवाज़ों की एक संदर्भ फ़ाइल जॉन्स हॉपकिन्स प्रेस। बाहरी लिंक समुद्री जीवन की जनगणना-ध्वनिक प्रौद्योगिकी वाशिंगटन के मत्स्य विज्ञान ध्वनिक अनुसंधान विश्वविद्यालय। अकौस्टिक्स अनपैक्डः हाइड्रोएकॉस्टिक डेटा फिशरीज साइंस से प्रचुर मात्रा में अनुमान प्राप्त करने के लिए एक सामान्य गाइड