南极磷虾资源调查与评估技术规程意见稿

1南极磷虾资源调查与评估技术规程本文件规定了南极磷虾资源声学调查与评估的技术要求、调查要素、调查设计、现场调查方法、数据处理和资源量评估方法。本文件适用于南极磷虾资源的声学调查与评估工作。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。海洋调查规范GB/T12763.6；极地科学考察术语GB/T41026-2021。3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1南极磷虾Antarctickrill甲壳纲磷虾目磷虾科。小型夹克动物类群，约有23中磷虾分布在南极和亚南极海域，主要以浮游植物为食，同时也是海洋哺乳类、鸟类和头足类的直接或间接饵料。本文件中南极磷虾主要指数量最多、个体最大、南极大磷虾。[GB/T41026-2021第7.2.4.3条：南大洋磷虾]。4技术要求和调查要素4.1技术要求a）现场调查采用声学调查和生物学拖网采样相结合；b）熟练掌握回声探测-积分系统的使用方法，每次现场调查至少完成一次设备的现场c）能准确鉴定和统计现场拖网渔获物的种类组成和数量；d）按本文件要求进行南极磷虾生物学测量和声学数据处理。4.2调查要素调查要素包括南极磷虾的体长、体重等基础生物学数据，以及南极磷虾生物量及其分布。5调查设计5.1调查海域调查海域为南极无冰或低海冰覆盖的开阔海域。25.2航线设置南极开阔海域调查航线设置采用等距平行断面和分区等距平行断面2种形式。断面走向应尽可能平行于影响资源分布要素（如水深、水温等）的变化梯度方向。5.2.1等距平行断面调查范围内所有调查断面均等距平行设置。声学调查与环境调查同步进行时，选择等距平行断面设置。5.2.2分区等距平行断面根据南极磷虾的密度分布特征，将调查海域划分成若干分区，并按南极磷虾的分布密度分配各分区内的断面数。各分区断面间距可不一致，但同分区内断面应等间距设置。南极磷虾专项调查可选择分区等距平行断面设置。5.3断面间距根据调查时长、调查精度要求和南极磷虾资源分布的时间变化特性确定断面间距。a）当优先考虑调查时长时，应根据调查时长和航速计算调查航线长度，确定断面数量和断面间距；b）当优先考虑调查精度时，可根据调查覆盖系数(Λ)确定断面数量和断面间距。Λ应不小于4，计算方式如式（1）：Λ=D…………（1） /AΛ——调查覆盖系数；D——调查航线长度，单位：海里（nmileA——调查海域的面积，单位：平方海里（nmile2）。5.4生物学拖网站位设置生物学拖网采样站位设置采用预设站位和现场增设站位相结合的方式。调查过程中遇到映像密集区时，应根据映像特征及分布水层，适量增设站位。5.5调查航速断面声学调查航速以10.0±2.0节为宜，拖网采样航速以2.0～2.5节为宜。6调查平台和装备6.1调查平台应使用装备有回声探测-积分系统、具备拖网采样能力的调查船。6.2仪器设备和辅助材料6.2.1主要仪器设备主要仪器设备包括：1）回声探测-积分系统：至少具备120kHz工作频率，以及38kHz、70kHz、200kHz中的一个或多个工作频率；2）设备校准工具：包括标准球、0.6mm单丝尼龙线和小型绞车等；3）南极磷虾专用调查拖网：囊网网目尺寸不大于5mm，网口面积不小于8m2，配备网口流量计；4）分层采样网：囊网网目尺寸不大于5mm，网口面积不小于2m2，配备网口流量计；35）声学数据后处理系统、数据存储设备。6.2.2其他辅助设备其他辅助设备包括：1）温盐深剖面仪（CTD2）天平；精确度为0.1g；3）导航定位系统。6.2.3辅助材料辅助材料包括：1）500ml～1000ml塑料保鲜盒或保鲜袋等样品保存容器；2）托盘、镊子、解剖针、直尺、记录纸、标签纸等实验辅助用品。7现场声学数据和生物样品采集7.1声学数据的采集7.1.1回声探测-积分系统校准回声探测-积分系统校准参照海洋调查规范GB/T12763.6。7.1.2回声探测-积分系统工作参数设定回声探测-积分系统主要参数应根据仪器设备型号和调查需求进行设置，SimradEK60和EK80型回声探测-积分系统参数设置可参照附表B.1。7.1.3声学数据采集根据预设的断面，完成声学数据采集。7.2生物样品采集7.2.1拖网采样采用双向斜拖方式进行南极磷虾拖网采样。7.2.1.1预设站位拖网采样网具入水后以0.7～0.8m/s的速率匀速释放曳纲。根据倾角确定曳纲释放长度，使拖网到达200m水层。待曳纲受力稳定后保持30后，以0.3m/s的速率匀速回收曳纲。7.2.1.2增设站位拖网采样网具入水后以0.7～0.8m/s的速率匀速释放曳纲。根据倾角确定曳纲释放长度，确保网具拖曳水层处于映像密集区。根据映像密集程度进行20～30min的有效拖曳，再以0.3m/s的速率匀速回收曳纲。映像密集区多水层分布时，可使用分层采样网对不同水层映像密集区分别采样。7.2.2渔获物样品处理起网后，所有渔获物应尽快转移至船上实验室进行生物分析学；多水层采样时，应分水层处理和记录渔获物样品信息。7.3信息记录声学数据采集相关信息记录于附表A.1，生物样品采集相关信息记录于附表A.2。8生物样品分析8.1基础生物学分析48.1.1渔获物样品分类在船上实验室对所有渔获物进行初步分类，并按种类测定渔获重量、统计尾数。每种渔获随机选择不少于200尾作为分析样品，测量体长、体重等基础生物学数据；若单种渔获少于200尾则全部用于分析。多水层采样时，应分水层处理渔获样本。8.1.2南极磷虾个体基础生物学测量（1）体长测量：用直尺测量南极磷虾个体眼部前端至尾节末端的长度，精确到毫米（2）体重测量：用天平测量南极磷虾个体的湿重。个体重量无法准确测量时，可由式（2）计算得到：w=2.236×10-6l3.314………………（2）w——南极磷虾个体重量，单位为克（gl——南极磷虾个体体长，单位为毫米（mm）。（3）观测数据记录于附表A.3。8.1.3基础生物学观测数据统计分析统计各网次渔获物的种类、总尾数、总重量、体长范围、体重范围等数据，结果记录于附表A.4。9声学数据处理9.1声学数据的预处理9.1.1噪声消除消除非目标生物来源的回波信号，如海表气泡、背景、干扰、伪海底及其它非目标生物来源噪声。9.1.2目标强度计算采用随机畸变波伯恩近似（SDWBA，StochasticDistortedWaveBornApproximation）模型计算南极磷虾的目标强度，不同体长南极磷虾目标强度参见附表C.1。9.1.3目标识别南极磷虾的回波映像可采用频差识别法或集群检测法进行识别。（1）频差识别法：利用南极磷虾在不同声波频率目标强度的差异进行目标识别。频差识别应结合生物学取样测量的南极磷虾体长分布（按照10mm的体长间隔，取>95%的体长频数概率密度分布区间计算38、120和200kHz三个频率的平均回声体积散射强度之差(∆V120−38KHz和∆V200−120KHz）。不同体长对应的频差范围参见附录C.2；（2）集群检测法：利用南极磷虾的集群特性进行目标识别。集群检测应在120kHz回声数据中进行，主要参数设置参照附表C.3。9.1.4积分水层和间隔（1）积分起始水层：水层设定参考GB/T12763.6，至少应为换能器近场距离的2倍。5工作频率为38kHz和120kHz的回声探测-积分系统，其积分起始水层一般为换能器水深加上3～5m。（2）积分终止水层：一般选择250m；当水深小于250m时，可积分至海底以上2m。（3）基本积分航程单元：基本积分航程单元一般设置为1nmile。9.1.5南极磷虾回声积分值输出回声积分值计算与输出应利用120kHz回声数据，对识别为南极磷虾的回声数据按照基本积分航程单元进行输出。10资源量评估与制图10.1资源量评估10.1.1各基本积分航程单元南极磷虾资源密度估算（1）计算每个水平积分单元（见9.1.4节）的回声积分值SA；（2）基本水平积分单元资源密度估算如式（3pi=SAi×ci……（3）式中：pi——第i个基本积分航程单元的平均资源密度，单位为克每平方米（g/m2SAi——第i个基本积分航程单元的回声积分值；ci——第i个基本积分航程单元的资源密度转换系数，单位为克每平方海里（g/m2）,如式（4ci=)……（4）式中：fi——体长组i的频率；w(li)——体长为li南极磷虾对应的体重，单位为克（gσsp(li)——体长为li的南极磷虾单体球面散射截面，单位为平方米（m2如式（5TSσsp=4π1010……（5）式中：TS——南极磷虾单体目标强度,单位为分贝（dB）。10.1.2断面平均资源密度估算断面南极磷虾平均资源密度计算如式（6j=∑1si…………………（6）式中：j——断面j南极磷虾平均资源密度，单位为克每平方米（g/m2Lj——断面j所有积分单元权重系数wi之和；SAi——第i个基本积分航程单元南极磷虾回声积分值，单位为平方米每平方海里（m2/nmile26ci——第i个基本积分航程单元的资源密度转换系数；wi——第i个基本积分航程单元内实际走航路线与预设断面间的航向偏离权重，如式（7wi=……（7）式中：ΔDa——单个基本积分航程单元内实际测线起点至终点的纬度变化，当wi≥0.9时，wi取1；ΔDe——在预设断面中单个基本积分航程单元水平间隔对应的纬度变化。10.1.3分海区平均资源密度估算10.1.3.1分海区平均资源密度计算调查海域分海区南极磷虾的平均资源密度，计算如式（8pk=Σ1wjj………………（8）式中：k——调查海区k的南极磷虾平均资源密度，单位为克每平方米（g/m2Nk——海区k的断面数量；j——断面j的南极磷虾平均资源密度,单位为克每平方米（g/m2wj——断面j的权重系数，计算如式（9wj=……（9）式中：Lj——断面j实际走航距离，单位为海里（nmileNk——海区k的断面数量。10.1.3.2分海区平均资源密度的方差计算调查海域分海区南极磷虾平均资源密度的方差，计算如式（10var(pk)——海区（(g/m2)2Nk——海区kwj——断面jj——断面jvar(pk)=………（10）k南极磷虾平均资源密度的方差，单位为克每平方米的平方的断面数量；的权重系数；的南极磷虾平均资源密度,单位为克每平方米（g/m2k——调查海区k的南极磷虾平均资源密度，单位为克每平方米（g/m2）。10.1.4调查海域平均资源密度计算710.1.4.1调查海域平均资源密度计算调查海域南极磷虾平均资源密度计算如式（11=ΣK…………………（11）——调查海域南极磷虾平均资源密度，单位为克每平方米（g/m2B0——调查海域总生物量，单位为克（gAk——调查分海区‘的面积，单位为平方米（m2k——调查分海区‘的南极磷虾平均资源密度，单位为克每平方米（g/m2N——调查海域所分设的分海区总数量。10.1.4.2调查海域平均资源密度的方差计算调查海域南极磷虾平均资源密度的方差计算如式（12Ⅴar()=ΣK)………………（12）Ⅴar()——调查海域南极磷虾平均资源密度的方差，单位为克每平方米的平方（(g/m2)2Nk——海区k的断面数量；Ak——调查分海区‘的面积，单位为平方米（m2k——调查分海区‘的南极磷虾平均资源密度，单位为克每平方米（g/m2N——调查海域所分设的分海区总数量。10.1.4.3调查海域平均资源密度的变异系数计算调查海域南极磷虾平均资源密度的变异系数（CV）计算如式（13=100………………（13）CⅤp-——调查海域南极磷虾平均资源密度的变异系数；Ⅴar()——调查海域南极磷虾平均资源密度的方差，单位为克每平方米的平方（(g/m2)2——调查海域南极磷虾平均资源密度，单位为克每平方米（g/m210.1.5调查海域总生物量计算10.1.5.1调查海域总生物量计算调查海域总生物量计算如式（14B0=Σ=1Akpk B0——调查海域总生物量，单位为克（g8N——调查海域所设的分海区总数量；Ak——调查分海区k的面积，单位为平方米（m2k——调查分海区k的南极磷虾平均资源密度，单位为克每平方米（g/m2）。10.1.5.2调查海域总生物量的方差计算调查海域总生物量的方差计算如式（15var(B0)=∑=1Ak2var(pk) var(B0)——调查海域总生物量的方差，单位为克的平方（g2N——调查海域所分设的分海区总数量；Ak——调查分海区k的面积，单位为平方米（m2var(pk)——调查分海区k南极磷虾平均资源密度的方差，单位为克每平方米的平方（(g/m2)2）。10.1.5.3调查海域总生物量的变异系数计算调查海域总生物量的变异系数（CV）计算如式(16)：0B0CvB=100√Ⅴar(B0B0CvB0——调查海域总生物量的变异系数；var(B0)——调查海域总生物量的方差，单位为克的平方（g2B0——调查海域总生物量，单位为克（g）。10.2绘制磷虾资源分布图结合磷虾资源调查、资源量评估结果等，综合分析调查期间的资源量与区域分布，绘制磷虾资源分布图。9附录A（规范性）现场调查记录表附表A.1给出了南极磷虾拖网采样记录表，附表A.2给出了南极磷虾声学观测数据记录表；附表A.3给出了渔获物基础生物学分析记录表；附表A.4给出了渔获物结构分析记录表；附表A.5给出了南极磷虾资源密度与生物量评估记录表。附表A.1南极磷虾声学观测数据记录表第页，共页调查航次调查船调查海域航程观测日期航程编号工作频率设备型号/技术参数天气情况海况起始时间起始经度起始纬度结束时间结束经度结束纬度回波映像情况安排拖网情况备注:观测人记录人校核人1附表A.2南极磷虾拖网采样记录表第页，共页调查航次调查船调查海域调查站位采样日期拖网编号拖网类型拖网规格天气情况海况放网时间放网经度放网纬度起网时间起网经度起网纬度拖网速度拖网层位网口流量计读数（放网前）网口流量计读数（起网后）回声探测映像情况渔获情况采样人记录人校核人1附表A.3渔获物基础生物学分析记录表第页，共页调查航次调查船调查海域调查站位经纬度分析日期时间渔获种类采样层位编号体长/mm体重/g编号体长/mm体重/g编号体长/mm体重/g编号体长/mm体重/g备注:分析人记录人校核人附表A.4渔获物结构分析记录表第页，共页调查航次调查船调查海域调查站位经纬度分析日期时间采样层位总渔获量（kg）渔获种类重量/g数量/尾体长范围/mm体重范围/g备注备注:分析人记录人校核人1附表A.5南极磷虾资源密度与生物量评估记录表第页，共页调查航次调查船调查海域评估日期断面评估断面名称断面长度/km备注调查海域评估平均资源密度/gm-2总生物量/t平均资源密度方差/g2m-4生物量方差/t2平均资源密度CV/%生物量CV/%调查面积/km2评估人记录人校核人1附录B（资料性）调查评估流程与系统参数设置附图B.1给出了南极磷虾资源声学调查与评估流程，附表B.1给出了回声探测-积分系统参数设置参考值。附图B.1南极磷虾资源声学调查与评估流程1附表B.1回声探测-积分系统参数设置参考值参数数值工作模式CW脉冲长度/Pulseduration1.024ms发射功率/Transmitpower38kHz:2000W70kHz:750W120kHz:250W200kHz:150W脉冲间隔/Pinginterval2.0s声速/Soundspeed1456m/s声吸收系数/Absorptioncoefficient38kHz:10.4dB/km70kHz:18.9dB/km120kHz:27.7dB/km200kHz:41.3dB/km数据记录深度/Datarecordingdepth38kHz:1100m70kHz:1100m120kHz:500m200kHz:300m1附录C（资料性）南极磷虾样品和声学资料处理附表C.1给出了不同体长南极大磷虾目标强度参考表；附表C.2给出了南极大磷虾在不同体长范围时频差的取值范围；附表C.3给出了南极大磷虾集群检测主要参数设置。附表C.1不同体长南极大磷虾在不同探测频率下的目标强度体长（mm）38kHz（dB）120kHz（dB）200kHz（dB）10.00-114.21-97.34-90.3011.00-111.84-95.32-88.4812.00-109.70-93.45-86.8813.00-107.74-91.77-85.4614.00-105.95-90.27-84.2215.00-104.27-88.85-83.1116.00-102.74-87.56-82.1317.00-101.30-86.36-81.2818.00-99.96-85.23-80.5319.00-98.71-84.20-79.8820.00-97.53-83.27-79.3521.00-96.40-82.33-78.9122.00-95.36-81.49-78.5523.00-94.36-80.72-78.2924.00-93.39-79.96-78.1125.00-92.48-79.31-78.0226.00-91.62-78.66-78.0127.00-90.79-78.06-78.1028.00-90.00-77.53-78.2629.00-89.23-77.01-78.4730.00-88.50-76.52-78.7731.00-87.76-76.06-79.0732.00-87.06-75.68-79.3833.00-86.41-75.28-79.6834.00-85.77-74.97-79.8635.00-85.16-74.65-79.8836.00-84.57-74.40-79.7337.00-83.97-74.11-79.3738.00-83.41-73.90-78.8139.00-82.86-73.70-78.1840.00-82.35-73.60-77.4641.00-81.83-73.46-76.7342.00-81.32-73.29-76.0343.00-80.82-73.26-75.3744.00-80.36-73.18-74.7845.00-79.91-73.18-74.2446.00-79.45-73.15-73.7647.00-79.02-73.15-73.38