The sampling volume of trawl and acoustics: estimating availability probabilities from observations of tracked individual fish

The effective sampling volume of trawl and acoustics is an important parameter in fish abundance estimation surveys. This paper presents a method to compute the probability of a fish being available to the bottom trawl and the probability of it being seen on the echo sounder, given its initial position relative to the vessel path. These probabilities are then related to the calculation of the effective observational volume for trawl and acoustics, the two main tools of measuring abundance of Atlantic cod (Gadus morhua) and haddock (Melanogrammus aeglefinus). As an example, the computation is carried out for a typical vertical distribution in the Barents Sea. Our model is based on an Ornstein- Uhlenbeck model for the fish swimming trajectories, and its parameters are estimated using observations of swimming tra- jectories for individual fish, recorded by a split-beam echo sounder. The model itself constitutes a general method to trans- late observations on behaviour of individual fish to probability maps. The results indicate a typical fishing height of 20 m for the bottom trawl, but it is also shown that there is a relatively low probability of catching by the trawl what you see on the echo sounder, even for fish positioned directly in the trawl path. This is because of strong lateral movements of the fish. Resume´ : Le volume effectivement echantillonneest une variable importante dans les inventaires d'abondance des pois- sons faits par chalutage ou par acoustique. Notre travail presente une methode pour calculer la probabilitequ'un poisson soit accessible au chalut de fond et qu'il soit visible sur l'echosondeur, etant donnesa position initiale relative ala trajec- toire du navire. Ces probabilites peuvent ensuite etre reliees au calcul du volume effectif obtenu par chalutage ou acous- tique, les deux outils principaux pour mesurer l'abondance de la morue franche (Gadus morhua) et l'aiglefin (Melanogrammus aeglefinus). Le calcul d'une repartition verticale typique de la mer de Barents est donneen exemple. Notre modele se base sur le modele d'Ornstein-Uhlenbeck des trajectoires de nage des poissons et les parametres sont es- timesapartir d'observations de trajectoires de nage de poissons individuels enregistrees par un echosondeur a faisceau di- vise ´. Le modele lui-meme represente une methode generale pour traduire des observations faites sur un seul poisson individuel en cartes de probabilite ´. Nos resultats indiquent que la hauteur moyenne typique de peche d'un chalut de fond est de 20 m, mais aussi qu'il y a une probabiliterelativement faible de capture par le chalut des poissons visibles al'echo- sondeur, meme pour les poissons places directement dans la trajectoire du chalut; cela s'explique par l'importance des de ´- placements lateraux des poissons. (Traduit par la Redaction)