We examined the dB difference in target strength at multiple frequencies (ΔTS) for the identification of Antarctic krill (Euphausia superba) and ice krill (Euphausia crystallorophias) using a stochastic distorted-wave Born approximation model. Our investigation focused on ΔTS patterns at multiple frequencies in relation to size, along with key acoustic properties influencing TS, including density and sound speed contrast, fatness, and orientation. The findings revealed that the orientation and fatness significantly affect the ΔTS patterns. The results provide insight into the importance of the multi-frequency technique for estimating krill biomass and their ecological interactions with environmental features in the Southern Ocean.
Several theoretical acoustic scattering models were applied to estimate the target strength (TS) for assessing the biomass of zooplankton, to overcome the difficulty of direct measurements. Acoustical scattering characteristics of copepods were estimated using three theoretical models, and the application of the models was evaluated for four frequencies of a scientific echo sounder. The scattering directivity by the body shapes of copepods at 200 kHz and 420 kHz was significantly affected by TS patterns. Averaged TS, however, were similar at higher frequencies. Consequently, a low frequency model, such as a truncated fluid sphere model, provides a good acoustical biomass estimation. The regressions of TS and 30 logL were < $TS_{200\;kHz}$ >= 30logL-118.4 ($R^2=0.716$) and < $TS_{420 kHz}$ > =30 logL-108.8 ($R^2=0.758$), respectively.
Kang, Myounghee;Seo, Young Il;Oh, Taeg Yun;Lee, Kyounghoon;Jang, Choong-Sik
Journal of the Korean Society of Fisheries and Ocean Technology
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v.51
no.1
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pp.86-93
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2015
Anchovy (Engraulis japonicus) is one of the most important species in the South Sea of South Korea. In order to estimate the biomass of anchovy, acoustic surveys, concurrently with trawling, were conducted in April, July, and September of 2013 and February of 2014 off the coast of Tongyeong and Yeosu. However, anchovies were found only during spring (April) and winter (February) surveys. To display only anchovy species confirmed by trawls on empty spaced echograms, virtual echograms were created. Three target strength (TS) values of anchovy were used: TS_z = 20 log L - (20/3) log (1+z/10) - 67.6 (Zhao et al.), TS_y =20 log L - 72.9 (Yoon et al.), TS_f = 20 log L - 71.9 (Foote). For anchovy schools combined with other species e.g., hairtail, squid, and Korean pomfret, their TS values were used to calculate an average TS. As a result, the anchovy biomass in the winter survey was approximately 75,000 tons (TS_z), 90,000 tons (TS_f), 114,000 tons (TS_y), respectively. The biomass in spring was 9,000 tons (TS_z), 9,200 tons (TS_f), 10,000 tons (TS_y). The sampling variance of spring was 70% and of winter was 30%. In order to manage anchovy resource sustainably, larvae and adult anchovy should be separately surveyed, the optimal area, date, and time for acoustic survey should be investigated, and the biomass survey should be done for relatively long and regular base.
Journal of the Korean Society of Fisheries and Ocean Technology
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v.44
no.1
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pp.37-45
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2008
Assessment and management of fisheries abundance in fresh water like a river or a lake is very important to maintain fisheries itself as well as tourist industry even if their scale is not much large. The species for catch in fresh water are mainly a mandarin fish, a carp, an eel, and others. Because oriental river prawn is a main prey of these species and the change in its abundance is directly related to their abundance change in fresh water, information on the abundance and distribution of the species are necessary. Hydroacoustic survey is known to one of the efficient method among several methodology. Information on acoustic target strength is key parameter to estimate abundance for acoustic survey. In this study, measurements on oriental river prawn, Macrobrachium koreana, were conducted for two high frequencies(200kHz and 420kHz) with tilt angle using automatic rotating system. The results of acoustic target strength obtained from the experiment were compared with those of acoustic scattering model, Distorted Wave Born Approximation(DWBA) model. For 200kHz, the result of acoustic target strength experiments was expressed in terms of the averaged target strength dependence on the body langth(BL, cm) as a following relationship; < $TS_{200kHz}$ > = 45.9log(BL) - 107.4. These results provide basic information for studying acoustic target strength and conducting acoustic survey of oriental river prawn.
Journal of the Korean Society of Fisheries and Ocean Technology
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v.31
no.2
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pp.142-152
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1995
The combined bottom trawl and hydroacoustic survey was conducted by using the training ship Oshoro Maru belong to Hokkaido University in November 1989-1992 and the training ship Nagasaki Maru belong to Nagasaki University in April 1994 in the East China Sea, respectively. The aim of the investigations was to collect the target strength data of fish school in relation to the biomass estimation of fish in the survey area. The hydroacoustic survey was performed by using the scientific echo sounder system operating at three frequencies of 25, 50 and 100kHz with a microcomputer-based echo integrator. Fish samples were collected by bottom trawling and during the trawl surveys, the openings of otter board and net mouth were measured. The target strength of fish school was estimated from the relationship between the volume back scattering strength for the depth strata of bottom trawling and the weight per unit volume of trawl catches. A portion of the trawl catches preserved in frozon condition on board, the target strength measurements for the defrosted samples of ten species were conducted in the laboratory tank, and the relationship between target strength and fish weight was examined. In order to investigate the effect of swimbladder on target strength, the volume of the swimbladder of white croaker, Argyrosomus argentatus, sampled by bottom trawling was measured by directly removing the gas in the swimbladder with a syringe on board. The results obtained can be summarized as follows: 1.The relationship between the mean volume back scattering strength (, dB) for the depth strata of trawl hauls and the weight(C, $kg/\textrm{m}^3$) per unit volume of trawl catches were expressed by the following equations : 25kHz : = - 29.8+10Log(C) 50kHz : = - 32.4+10Log(C) 100kHz : = - 31.7+10Log(C) The mean target strength estimates for three frequencies of 25, 50 and 100 kHz derived from these equations were -29.8dB/kg, -32.4dB/kg and -31.7dB/kg, respectively. 2. The relationship between target strength and body weight for the fish samples of ten species collected by trawl surveys were expressed by the following equations : 25kHz : TS = - 34.0+10Log($W^{\frac{2}{3}}$) 100kHz : TS = - 37.8+10Log($W^{\frac{2}{3}}$) The mean target strength estimates for two frequencies of 25 and 100 kHz derived from these equations were -34.0dB/kg, -37.8dB/kg, respectively. 3. The representative target strength values for demersal fish populations of the East China Sea at two frequencies of 25 and 100 kHz were estimated to be -31.4dB/kg, -33.8dB/kg, respectively. 4. The ratio of the equivalent radius of swimbladder to body length of white croaker was 0.089 and the volume of swimbladder was estimated to be approximately 10% of total body volume.
Recently, wide spread distribution of the giant jellyfish, Nemopilema nomurai, has occurred in the East China Sea. This increased distribution has caused serious problems in inshore and offshore fisheries in Korea and Japan. As a result, it is necessary to evaluate the damage caused to the fisheries by jellyfish. Accordingly, several hydroacoustic studies have been conducted to estimate the target strength (TS) of the giant jellyfish. However, the effects of fluctuation in the acoustic scattering characteristics on swimming patterns have not yet been elucidated. Therefore, in this study, we theoretically estimated the effects of changes in the acoustic scattering pattern on the swimming behavior of jellyfish using the Distorted Wave Born Approximation (DWBA) model. The results confirmed that acoustic scattering of jellyfish results in a significant change in their swimming pattern. Specifically, our theoretical estimation indicated that the TS of giant jellyfish (d=40 cm) fluctuated until 8.5 dB at 38 kHz, 13.8 dB at 70 kHz, and 15.1 dB at 120 kHz based on changes in their swimming patterns.
Journal of the Korean Society of Fisheries and Ocean Technology
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v.38
no.2
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pp.119-128
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2002
This study investigates dorsal aspect target strength with fish size, tilt angle and frequency characteristics for the schlegel's black rockfish(Sebastes achlegeli) and the red seabream (Pagrus major). This study was carried out on free swimming fish in a cage in order to obtain acoustic data of the biomass estimation using the scientific echo sounder. The results obtained from this study are summarized as follows; 1 The coefficients of the schlegel's black rockfish and the red seabream using maximum TS with fish length were expressed -63.7dB and -62.6dB at a frequency of 38kHz, -64.4dB and -65.4dB at 120kHz, and -62.4dB and -65.0dB at 200kHz, respectively. 2. The coefficients of the schlegel\`s black rockfish and the red seabream using averaged TS with fish length were expressed -68.4dB and -67.9dB at a frequency of 38kHz, -73.4dB and -72.7dB at 120kHz, and -70.BdE and -73.4dB at 2001Hs, respectively. 3. The coefficients of the schlegel's black rockfish and the red seabream using maximum TS with body weight were expressed -52.0dB and -50.9dB at a frequency of 38kHz, -52.7dB and -53.7dB at 120kHz, and -50.7dB and -53.3dB at 200kHz, respectively. 4. The coefficients of the schlegel's black rockfish and the red seabream using averaged TS with body weight were expressed -56.7dB and -56.2dB at a frequency of 38kHz, -61.7dB and -61.0dB at 120kHz, and -59.ldE and -61.6dB at 200kHz, respectively. 5. Varying the tiIt angle of the two red seabream from -26$^{\circ}$to +25$^{\circ}$, the variation width of target strength expressed smaller at a frequency of 38kHz than at 120kHz and expressed about 3~6dB higher head up than head down at 120kHz.
Park, Sang-Hyun;La, Hyoung-Sul;Cho, Sung-Ho;Oh, Taek-Hwan;Kim, Young-Shin;Lee, Chang-Won;Na, Jung-Yul
The Journal of the Acoustical Society of Korea
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v.25
no.3E
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pp.115-122
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2006
The bistatic scattering of an incident wave by a hemi-spherically capped cylinder is of particular interest because it has rarely been studied until the present day. The configuration of a hemi-spherically capped cylinder is similar to naval underwater weapons (submarines, mines, torpedos, etc.), but which is not exactly the same. This paper describes a novel laboratory experiment aimed at direct measurement of bistatic scattering by a hemi-spherically capped cylinder. Bistatic scattering by a hemi-spherically capped cylinder was measured in an acoustic water tank (5m long, 5m wide, 5m deep) using a high frequency projector (120kHz) and hydrophone. Measurements of monostatic scattering were also made under the same conditions. The bistatic scattering pattern by a hemi-spherically capped cylinder was measured against the incident angles $(0^{\circ},\;15^{\circ},\;20^{\circ},\;30^{\circ},\;45^{\circ},\;60^{\circ},\;90^{\circ})$ in order to verify various scattering pattern characteristics by the change of incident angle. The results indicate that the bistatic scattering TS at a wide scattering angle is much stronger than the mono static scattering TS. In bistatic scattering, the forward scattering TS is significantly stronger than the backward scattering TS, and the forward scattering pattern is also broader. In case of seven incident angles, the maximum value of forward scattering TS is about 14dB stronger than that of backward scattering TS. It is also found that forward scattering varies with the incident angle of sound to a much less extent than backscattering, and it is not seriously affected by the incident angle. These features could be the advantages of using forward scattering for detecting underwater targets at long range and increasing detection area and probability.
Journal of the Korean Society of Fisheries and Ocean Technology
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v.49
no.4
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pp.483-491
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2013
The sound-speed and density contrasts are important factors in estimating the target strength (TS) of moon jellyfish (Aurelia aurita). In this study, the sound-speed and density contrasts were measured using time-of-flight and neutral buoyancy methods, respectively. The sound-speed contrast of A. aurita was from 0.9966 to 1.0031 (mean${\pm}$SD, $0.9999{\pm}0.0017$) and no distinct differences in temperature or pulsation activity and weak were found. The density contrast was from 0.9994 to 1.0004 (mean${\pm}$SD, $1.0000{\pm}0.0002$). The density of A. aurita was substantially different but the density contrast of A. aurita was shown to be similar to that in the sampling location. The results can be used to estimate of TS of A. aurita by acoustic model.
Journal of the Korean Society of Fisheries and Ocean Technology
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v.51
no.3
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pp.424-431
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2015
This study was focused on acoustic scattering characteristics of jack mackerel (Trachurus japonicus) at frequency 38, 70, and 120 kHz by Kirchhoff-ray mode (KRM) model. The body length (BL) of 16 individuals ranged in 12.2~22.0 cm ($mean{\pm}S.D.$: $17.8{\pm}3.2cm$) and the swimbladder length ranged in 4.2~8.6 cm ($mean{\pm}S.D.$: $6.6{\pm}1.6cm$) and the swimbladder cross section ranged in $1.7{\sim}6.6cm^2$ ($mean{\pm}S.D.$: $3.8{\pm}1.6cm^2$). This result shows that results correlate well between the BL and the length and cross section of swimbladder. The swimbladder angle ranged in $7{\sim}12^{\circ}$ and the maximum TS values ranged in $-16{\sim}-5^{\circ}$ at tilt angle. The averaged TS-to-BL relationship were $TS_{38kHz}=20{\log}_{10}BL-65.33$ ($R^2=0.66$), $TS_{70kHz}=20{\log}_{10}BL-65.90$ ($R^2=0.67$), and $TS_{120kHz}=20{\log}_{10}BL-66.65$ ($R^2=0.65$). These results can be used fundamental data in order to estimate distribution and biomass of jack mackerel by using hydro-acoustic method.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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