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Underwater acoustics for ecosystem-based management: state of the science and proposals for ecosystem indicators
Auteur(s) : Trenkel, Verena Ressler, Patrick H. Jech, Mike Giannoulaki, Marianna Taylor, Chris

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Overview of recent progress in fisheries acoustics made by Ifremer with examples from the Bay of Biscay
Auteur(s) : Trenkel, Verena Berger, Laurent Bourguignon, Sebastien Doray, Mathieu Fablet, Ronan Masse, Jacques Mazauric, Valerie Poncelet, Cyrille

Éditeur(s) : Edp Sciences S A
Résumé : This paper provides an overview of the progress Ifremer has made recently in fisheries acoustics and the study of small pelagic fish by: i) pushing observation frontiers using a range of platforms including an autonomous underwater vehicle, AUV, ii) developing measuring instruments and methods and iii) studying fish distributions. Presently, information from several frequencies of single-beam echosounders is routinely collected together with data from the ME70 multibeam echosounder. For onboard data acquisition control the HERMES software was developed. The new MOVIES 3D software includes modules for simultaneous realistic 3D visualisation and post-processing such as bottom detection, school extraction and calculation of descriptors and integration of all acoustic data. Several data analysis methods are being developed and some initial results are presented. Finally, results on the spatial distribution of small pelagic fish schools in the Bay of Biscay illustrate the role that acoustics can play, and are already playing, in the implementation of an ecosystem approach to fisheries.
Cet article présente une vue d’ensemble des avancées récentes de l’Ifremer en acoustique halieutique et une étude des petits poissons pélagiques tenant compte : i) de l’extension des limites de l’observation, en utilisant une gamme diverse de plates-formes dont un engin sous-marin autonome (AUV), ii) des développements méthodologiques et d’instruments de mesures, iii) de l’étude de la répartition des poissons. Désormais, les données de plusieurs fréquences des sondeurs mono-faisceaux sont collectées en routine en parallèle à celles du sondeur multifaisceau ME70. Le logiciel HERMES a été développé pour le contrôle de l’acquisition des données à bord. Le nouveau logiciel MOVIES 3D comprend des modules de visualisation réaliste en 3D et de post-traitement (dont la détection du fond, l’extraction de bancs et le calcul de leurs descripteurs ainsi que l’intégration de toutes les données acoustiques). Plusieurs méthodes d’analyse de données sont en cours de développement et quelques premiers résultats sont présentés. Enfin, les résultats relatifs à la répartition spatiale des bancs de petits poissons pélagiques dans le golfe de Gascogne illustrent le rôle actuel et potentiel de l’acoustique dans la mise en place d’une approche écosystémique des pêches.
Aquatic Living Resources (0990-7440) (Edp Sciences S A), 2009-10 , Vol. 22 , N. 4 , P. 433-445

Droits : EDP Sciences, IFREMER, IRD 2009
http://archimer.ifremer.fr/doc/00000/11165/7517.pdf
DOI:10.1051/alr/2009027
http://archimer.ifremer.fr/doc/00000/11165/

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Joint use of echosounding, fishing and video techniques to assess the structure of fish aggregations around moored Fish Aggregating Devices in Martinique (Lesser Antilles)
Auteur(s) : Doray, Mathieu Josse, E Gervain, P Reynal, Lionel Chantrel, Josselin

Éditeur(s) : EDP Sciences
Résumé : From April 2003 to April 2004 monthly sea surveys were conducted around 2 fish aggregating devices (FADs) moored at 2000 and 2500 m depth in Martinique (Lesser Antilles). The use of a dual frequency splitbeam echosounder combined with an underwater camera and fishing methods allowed assessment of average space and time distribution of pelagic fish aggregated beneath the FADs, as well as identification of their overall size and species composition. At daytime, 4 fish aggregations were identified at each FAD, representing 4 distinct types: i) an aggregation of small juvenile tuna (mean fork length, FL: 30 cm) observed very close to the surface in 25% of daytime periods; ii) a small surface aggregation dominated by carangids, Caranx crysos, present in 65% of daytime periods; iii) a large sub-surface aggregation observed during all daytime periods: this aggregation appeared to be primarily comprised of 58 cm FL blackfin tuna (Thunnus atlanticus), mixed with yellowfin (Thunnus albacares) and skipjack (Katsuwonus pelamis) tunas of the same size; and iv) sub-surface scattered large predators (mainly blue marlin, Makaira nigricans) present in 10% of daytime periods. A smaller sub-surface aggregation comprised of medium tuna mixed with "extranatants" (fishes which remain within 10 to 50 m of a FAD) was observed in 75% of night-time periods, whereas unidentified scattered fishes were detected from 70 to 400 m depth. The low daytime vulnerability of medium sub-surface tunas to applied line techniques leads us to assume that their feeding motivation was low during daytime. These tunas could preferentially feed on mesopelagic organisms during night-time and transition periods around Martinican moored FADs. Local fishermen mainly targeted the large scattered predators using very small tunas as living bait. The sub-surface tuna aggregation hence appeared to be currently unexploited by local fisheries, though it represented the large majority of the pelagic biomass around the moored FADs.
Des campagnes scientifiques mensuelles ont été menées autour de 2 dispositifs de concentration de poissons ancrés à 2000-2500 m de profondeur, en Martinique d'avril 2003 à avril 2004. L'utilisation combinée d'un échosondeur monofaisceau multifréquence, d'une caméra vidéo sous-marine et de techniques de pêche conventionnelles a permis de déterminer la distribution spatio-temporelle moyenne des poissons agrégés autour des DCP ancrés ainsi que la composition générale des agrégations. Les techniques de vidéo sous-marine ont joué un rôle majeur dans l'identification des espèces et l'observation de leur comportement. De jour; quatre types d'agrégations ont été définis : i) une agrégation de thonidés juvéniles (longueur à la fourche, LF, moyenne : 30 cm) observée très près de la surface durant 25 % des périodes diurnes échantillonnées ii) une petite agrégation composée essentiellement de Caranx crysos présente en surface lors de 65 % des phases diurnes iii) une grande agrégation de thons observée en sub-surface lors de toutes les phases diurnes; cette agrégation était constituée essentiellement de thons noirs (Thunnus atlanticus) de 58 cm LF, associés de façon saisonnière à des albacores (Thunnus albacares) et des listaos (Katsuwonus pelamis) de taille similaire iv) des grands prédateurs assez dispersés (essentiellement le marlin bleu, Makaira nigricans), observés lors de 10 % des phases diurnes. Une agrégation de sub-surface, aux dimensions plus réduites et composée de thons et "d'extranatants" (poissons restant à distance de 10 à 50 m du DCP) a été observée lors de 75 % des périodes nocturnes; ainsi que des organismes non-identifiés dispersés entre 70 et 400 m de profondeur. La faible vulnérabilité diurne des thons de sub-surface aux techniques de ligne utilisées indique qu'ils ne se nourrissent pas activement durant la journée. Ces poissons pourraient se nourrir préférentiellement d'organismes mésopélagiques durant les phases de transition et nocturnes autour des DCP ancrés. La pêcherie artisanale martiniquaise n'exploite qu'une faible part des ressources agrégées autour des DCP ancrés. Les principales espèces-cibles sont les grands prédateurs capturés de jour en utilisant des thonidés juvéniles comme appât vivant. L'agrégation de thons de sub-surface représente la grande majorité de la biomasse autour des DCP mais elle est quasiment inexploitée par les pêcheries locales.
Aquatic Living Resources (0990-7440) (EDP Sciences), 2007-10 , Vol. 20 , N. 4 , P. 357-366

Droits : EDP Sciences, IFREMER, IRD 2007
http://archimer.ifremer.fr/doc/2007/publication-3634.pdf
DOI:10.1051/alr:2008004
http://archimer.ifremer.fr/doc/00000/3634/

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Analyse des risques pour les mammifères marins liés à l'emploi des méthodes acoustiques en océanographie
Auteur(s) : Lurton, Xavier Antoine, Loic

Résumé : The use of acoustical systems in various human activities in the ocean (industry, defence, science) raises the issue of their impact upon marine mammals populations. Several serious accidents linked to the use of naval sonars led the military, industrial and scientific communities to investigate the potential dangers of their own activity. This report aims at identifying the risks for the cetaceans linked to the use of acoustic and seismic systems currently used for oceanographic science. The analysis proposed here stays within the frame of bibliography synthesis and elementary modelling, and brings no new scientific elements on the topic. An overview of the status of cetacean populations is given first, with a summary of the possible acoustical threats. Risks are classified and described, insisting on the cases of massive stranding events. The present status of knowledge about auditory characteristics of cetaceans is summarised, and the definition of an objective threshold for acoustical risk is discussed ; the usually-admitted values are finally retained, despite of their evident limitations. The report presents also the emission characteristics of the various acoustic and seismic systems used in oceanographic, emphasising the ones operated by Ifremer; for the potentially harmful ones (according to the currently-used criteria) a model is proposed for the radiated acoustical intensity field, giving the extent of risk areas. This analysis concludes to the harmlessness of most systems, excepted heavy seismics and at a lesser degree low-frequency multibeam echosounders. Finally a variety of possible mitigation measures are presented and discussed; the regulations imposed by some countries are detailed. The report finally recommends both short-term measures aimed at limiting the potential risks, and longer-term actions for participating in the general effort of scientific and technological research in this field.
L'emploi des systèmes acoustiques dans les diverses activités humaines en milieu océanique (industrielles, de défense, scientifiques) pose le problème de leur impact sur les populations de mammifères marins. L'évidence de plusieurs événements graves liés à l'utilisation de sonars navals a amené les communautés militaires, industrielles et scientifiques à s'interroger sur les dangers potentiels de leurs propres activités. Le présent rapport tente de cerner les risques, pour les Cétacés, liés à l'emploi des systèmes acoustiques et sismiques couramment mis en oeuvre pour la recherche océanographique. L'analyse proposée ici reste à un niveau de synthèse bibliographique et de modélisation élémentaire, et n'offre pas d'éléments scientifiques nouveaux sur la question. On commence par donner un panorama de la situation des populations de cétacés et des agressions sonores qui les menacent. Les risques acoustiques sont répertoriés et décrits, en insistant sur les cas avérés d'échouages massifs. L'état actuel de connaissances sur les caractéristiques auditives des cétacés est résumé, et la définition d'un seuil objectif de risque acoustique est discutée ; on retient par défaut les valeurs de seuils généralement admises actuellement, en dépit de leurs limitations évidentes.

Droits : info:eu-repo/semantics/openAccess
http://archimer.ifremer.fr/doc/2007/rapport-2390.pdf
http://archimer.ifremer.fr/doc/00000/2390/

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Évolution de l'écosystème pélagique du Golfe de Gascogne pendant la période 1990-2003. Conséquences sur la capturabilité des espèces
Auteur(s) : Villalobos, Hector

Éditeur(s) : Université de Bretagne Occidentale
Résumé : Several small pelagic fish species contribute remarkably to world catch. Their populations are, however, characterized by large biomass fluctuations strongly affecting fisheries. The fishing gears and methods used to capture small pelagics have evolved to exploit the highly developed shoaling behavior of these species. Hence, faced to modern fishing this gregarious behavior becomes a disadvantage for fish. Fish behavior may be affected by environmental conditions and by fishing, at the same time that behavior impacts fishing. In this study, we seek to characterize the aggregative systems of small pelagic fishes inhabiting the Bay of Biscay by analyzing "acoustic images", defined as the group of echoes (planktonic layers, shoals, isolated targets) detected on a transect section of a given length. We analyzed the species composition, the spatial distribution and the evolution over time of acoustic images. We also studied the hydrological conditions of the bay, as well as the small pelagics French fishery in order to look for correlations between hydrology, commercial catch and fish aggregation patterns observed by acoustics. We observed the same species or group of species forming different types of aggregation according to habitat. Conversely, the same type of aggregation, associated with a particular habitat, can be produced by different species. The most notorious change observed during the studied period relates to small clupeoids aggregations in the vicinity of the Gironde estuary, whose structure evolved toward a greater fragmentation of shoals (a large number of small size detections) since 2000. Concerning commercial catches, pelagic trawlers fishing in pairs mainly seek for anchovy in the coastal areas, single pelagic trawlers capture mackerel and horse mackerel in deeper waters while purse seiners target mostly sardine near their fishing ports. Because of the coarse spatial resolution of commercial fishing data and the effect of the application of an international fisheries agreement limiting the fishing activity of French pelagic trawlers during spring, only small correlations between captures and types of aggregation were observed.
La participation des petits poissons pélagiques dans les captures est remarquable. Leurs populations sont cependant caractérisées par des importantes fluctuations de biomasse, impactant fortement les pêcheries. Les méthodes et appareils de pêche utilisés pour capturer ces espèces ont évolué dans le sens d'exploiter le comportement grégaire très développé des petits pélagiques. Cette tendance à former de bancs devient alors désavantageuse pour le poisson face à la pêche moderne. Les conditions environnementales et la pêche peuvent affecter le comportement du poisson, en même temps que ce dernier est susceptible d'affecter l'activité halieutique. Le but de cette étude est de caractériser les systèmes agrégatifs des petits poissons pélagiques dans le golfe de Gascogne en étudiant des « images acoustiques », définies comme l'ensemble des échos (couches planctoniques, bancs, cibles isolées) détectés sur une section de radiale de longueur donnée. Nous analysons leur composition en espèces ainsi que leur distribution spatiale et leur évolution au cours du temps. Nous étudions aussi les conditions hydrologiques du golfe, ainsi que la pêcherie française de ces espèces afin de chercher des corrélations entre l'hydrologie, la capture commerciale et les types d'agrégations observés par acoustique. Nous avons observé qu'une espèce est capable de former des agrégations différentes en fonction de l'habitat, et inversement, le même type d'agrégation, associé à un habitat particulier, peut être produit par des espèces différentes. Le changement observé le plus évident concerne les agrégations de petits clupéiformes, dont la structure a évolué vers une plus grande fragmentation des détections (des petits bancs plus nombreux) depuis 2000. Par rapport à la pêche des professionnels, les chalutiers pélagiques en boeufs recherchent en priorité l'anchois dans la zone côtière, les pélagiques simples capturent le chinchard et le maquereau au large et les senneurs recherchent principalement la sardine à proximité des ports de pêche. À cause de la résolution spatiale trop sommaire des données de pêche et l'effet de l'application des accords internationaux limitant l'activité des chalutiers pélagiques au printemps, nous n'avons observé que peu des corrélations entre les captures et les types d'agrégation établis à partir de données issues des campagnes scientifiques.

Droits : info:eu-repo/semantics/openAccess
http://archimer.ifremer.fr/doc/2008/these-6083.pdf
http://archimer.ifremer.fr/doc/00000/6083/

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A geostatistical method for assessing biomass of tuna aggregations around moored fish aggregating devices with star acoustic surveys
Auteur(s) : Doray, Mathieu Petitgas, Pierre Josse, E

Éditeur(s) : NRC
Résumé : Universal kriging was used to model the spatio-temporal variability in the acoustic density of tuna aggregations recorded during star echosounding surveys around moored fish aggregating devices (FADs) in Martinique (Lesser Antilles). The large-scale deterministic drift in the tuna spatial distribution was modeled using an advection-diffusion equation applied to animal grouping. Residuals from the drift were modeled as a random component with small-scale spatial correlation. An estimation variance formula was derived from this deterministic-statistical mixed model to assess the mean precision of density estimates of daytime tuna aggregation. The mean relative error obtained with our star design for daytime surveys was 24%. The methodology was applied to estimate daily maxima of tuna biomass around moored FADs during four monthly sea cruises. The daily peak of tuna biomass aggregated around moored FADs was 9 t on average (standard deviation = 4). Estimation variances for different survey designs were compared for optimizing sampling strategy.
La distribution spatiale d'agrégations de thons autour de dispositifs de concentration de poissons (DCP) ancrés a été étudiée en Martinique (Petites Antilles) au moyen de parcours acoustiques en étoile. Les densités acoustiques géoréférencées attribuées aux thons ont été analysées à l'aide d'un modèle de krigeage universel. Une tendance à large échelle a été identifiée dans la distribution spatiale des thons. Cette tendance a été modélisée de façon déterministe au moyen d'une équation d'advectiondiffusion appliquée aux groupes d'animaux. Les résidus de la tendance ont été modélisés comme une composante aléatoire du modèle, spatialement corrélée à faible échelle. De ce modèle, qui contenant une composante déterministe et une composante statistique, a été déduite une formule permettant de calculer la variance d'estimation de la densité diurne moyenne de l'agrégation de thons autour des DCP. L'erreur relative moyenne commise sur l'estimation de la densité de thons lors d'un parcours en étoile diurne a été estimée à 24 %. Cette méthode a été appliquée afin d'estimer les maxima journaliers de biomasse de l'agrégation de thons observés lors de quatre campagnes en mer mensuelles successives autour des DCP ancrés. La biomasse maximale de thons agrégée autour des DCP ancrés durant une phase diurne était en moyenne de 9 t (écart type : 4). Les variances d'estimation obtenues avec différents parcours acoustiques ont été comparées afin d'optimiser la stratégie d'échantillonnage.
Canadian journal of fisheries and aquatic sciences (0706-652X) (NRC), 2008-06 , Vol. 65 , N. 6 , P. 1193-1205

Droits : 2008 National Research Council Canada
http://archimer.ifremer.fr/doc/2008/publication-4559.pdf
DOI:10.1139/F08-050
http://archimer.ifremer.fr/doc/00000/4559/

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Le comportement agrégatif des dorades coryphènes (Coryphaena hippurus) autour des objets flottants
Auteur(s) : Taquet, Marc

Éditeur(s) : Université Paris 6
Résumé : The aggregative behaviour of the dolphinfish (Coryphaena hippurus) is studied in order to improve our knowledge of the mechanism involved in the association of this species with the floating objects and to evaluate its potential impact in term of exploitation, targeted or not. This PhD thesis is composed of four chapters. Through an extensive analyze of the literature, the first chapter takes stock of the present knowledge on the FADs, on the aggregative behaviour of pelagic fish and on the dolphinfish. The second chapter deals specifically with the aggregative behaviour of the dolphinfish by the way of acoustic tagging of fish carry out during offshore campaigns around drifting FADs. The feeding habits of the dolphinfish around FADs are the main purpose of the third chapter. It is studied by the way of two complementary methods : stomach contains analysis of dolphinfish aggregated around several types of floating objects and underwater inventory of the marine fauna under these floating objects. Finally, the fourth and last chapter sums all the results and suggests a theory to explain the aggregative behaviour of the dolphinfish. We also try to estimate the possible consequences of this behaviour on the abundance and on the distribution of this species on a larger scale.
Le comportement agrégatif de la dorade coryphène (Coryphaena hippurus) est étudié dans le but de mieux comprendre le déterminisme de l'association de cette espèce avec les objets flottants et d'en évaluer les impacts potentiels en terme de sensibilité à l'exploitation halieutique, qu'elle soit ciblée ou non. Ce mémoire de thèse est organisé en quatre chapitres. A travers une analyse approfondie de la bibliographie, le premier chapitre présente un bilan des connaissances actuelles sur les DCP, l'agrégation des poissons pélagiques et la dorade coryphène. Le second chapitre traite plus spécifiquement du comportement agrégatif de la dorade coryphène. Il a été abordé à l'aide de marquages électroniques réalisés au cours de campagnes hauturières autour de DCP dérivants. Le comportement trophique de la dorade coryphène fait l'objet du troisième chapitre. Il est abordé par l'utilisation conjointe de deux méthodes d'investigation : l'analyse des contenus stomacaux de dorades coryphènes agrégées sous divers types d'objets flottants et la réalisation d'inventaires faunistiques sous-marins autour de ces objets flottants. Enfin, le quatrième et dernier chapitre synthétise l'ensemble des résultats obtenus, propose une théorie du comportement agrégatif de la dorade coryphène et tente d'évaluer les conséquences possibles de ce comportement sur la distribution et l'abondance de l'espèce à grande échelle.

Droits : info:eu-repo/semantics/openAccess
http://archimer.ifremer.fr/doc/2004/these-323.pdf
http://archimer.ifremer.fr/doc/00000/323/

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Altimetry combined with hydrography for ocean transport estimation
Auteur(s) : Gourcuff, Claire Lherminier, Pascale Mercier, Herle Le Traon, Pierre-yves

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