Sonar

Panoramica storica

Lo sviluppo del sonar subacqueo come strumento per la navigazione e le operazioni militari, dopo l’affondamento del Titanic nel 1912, ha portato inevitabilmente ad applicazioni agli organismi marini. Negli anni ’30, sono stati rilevati gli echi dei banchi di pesci. Negli anni ’40, fu osservato lo strato profondo di diffusione del suono. La sua origine biologica nei pesci mesopelagici fu identificata negli anni 1950. Allo stesso tempo, le applicazioni ai pesci commerciali furono perseguite con vigore, e sia gli ecoscandagli scientifici che gli ecoscandagli per la pesca cominciarono ad essere prodotti.

I miglioramenti costanti nella trasduzione permisero di rilevare singoli pesci di certe specie e dimensioni a distanze di centinaia di metri. La frequenza ultrasonica di 38 kHz stava diventando uno standard in questo periodo; è stato successivamente dimostrato che era vicino all’ottimale per ottenere il rilevamento di pesci commercialmente importanti in presenza di attenuazione dovuta alla diffusione sferica e all’assorbimento. Parallelamente agli studi sulla dispersione dei singoli pesci a frequenze ultrasoniche, sono stati condotti studi sulla dispersione a frequenze sonore, in particolare per determinare la frequenza di risonanza nei pesci con vescica natatoria, che è una misura della dimensione.

L’integrazione dell’eco è stata introdotta nel 1965 come strumento per quantificare le aggregazioni di pesci in condizioni essenzialmente arbitrarie di densità numerica. Questo è stato rapidamente sviluppato, ed è stato utilizzato di routine nelle indagini sull’abbondanza di stock ittici dal 1975 circa. L’introduzione della calibrazione standard-target all’inizio degli anni ’80 ha servito la causa della quantificazione, fornendo un metodo rapido e di alta precisione per consentire ai risultati dell’integrazione dell’eco di essere espressi in unità fisiche assolute. Con poche eccezioni, la calibrazione del target standard è diventata il metodo di scelta.

Il sonar, con uno o più fasci orientati obliquamente o orientabili, ha iniziato a trovare un’applicazione comune negli anni ’70 per il conteggio dei banchi di pesci che potrebbero essere mancati da un raggio verticale dell’ecoscandaglio. Questo è stato uno sviluppo significativo per riconoscere la ristrettezza del volume di campionamento dei fasci di ecoscandagli direzionali orientati verticalmente e la possibilità di reazioni di evitamento dei pesci alla piattaforma del trasduttore, tipicamente una nave da ricerca.

In un altro sviluppo parallelo, il principio Doppler è stato sfruttato per misurare il tasso di avvicinamento o di recessione degli obiettivi dei pesci. Sono stati utilizzati sia fasci di ecoscandagli orientati orizzontalmente che fasci sonar. Le prime applicazioni hanno determinato le velocità di nuoto dei banchi di piccoli pesci pelagici e dei singoli salmoni nei fiumi.

Le applicazioni dell’acustica ai pesci negli anni ’70 sono state accompagnate da notevoli applicazioni allo zooplancton, anche se perseguite meno intensamente a causa delle differenze di importanza commerciale. A causa dell’enorme diversità delle specie di zooplancton in dimensioni, forma e composizione, è stato riconosciuto presto che l’insonificazione su una banda di frequenze è necessario, anche per l’osservazione di routine. Questo è stato di solito ottenuto con l’uso di trasduttori risonanti multipli, ma sonar veramente a banda larga stanno anche dimostrando di avere successo nella produzione di spettri di singoli euphausiidi e copepodi.

Il riconoscimento dell’importanza della larghezza di banda nella diffusione dello zooplancton è stato accompagnato dall’apprezzamento del ruolo dei modelli interpretativi. I modelli di dispersione acustica sono stati sviluppati e applicati ai pesci dagli anni ’50 e allo zooplancton dagli anni ’70.

La transizione dalle tecnologie analogiche a quelle digitali negli anni ’70 ha facilitato l’elaborazione dei dati eco. Questa è diventata sempre più automatizzata e sofisticata, ma sempre con il controllo dell’operatore su decisioni importanti attraverso l’interfaccia uomo-macchina.

Altri sviluppi tecnologici dagli anni ’70 hanno esteso la gamma di applicazioni della diffusione acustica da parte degli organismi marini. Trasduttori a elementi multipli sono stati utilizzati per determinare la posizione tridimensionale e il movimento, così come la forza del bersaglio, di singoli animali. Sonar compatti ad alta frequenza sono stati montati su attrezzi per la cattura del pesce per osservare il comportamento dei pesci durante le operazioni di cattura. I sonar ad alta frequenza orientabili sono stati usati per seguire i banchi di pesci durante la cattura e per mappare le loro forme tridimensionali.

Lascia un commento

Il tuo indirizzo email non sarà pubblicato. I campi obbligatori sono contrassegnati *