Μελέτη της Ωκεανογραφίας Μέσης Κλίμακας με Τηλεπισκόπηση και η Κατανομή του Illex argentinus στο Νότιο Ατλαντικό

Από RemoteSensing Wiki

Αναθεώρηση της 16:00, 9 Φεβρουαρίου 2017

WALUDA C. M., RODHOUSE P. G., TRATHAN P. N., PIERCE G. J. 2001. Remotely sensed mesoscale oceanography and the distribution of Illex argentines in the South Atlantic. FISHERIES OCEANOGRAPHY 10:2, 207 - 216, 2001. Πηγή: http://www.abdn.ac.uk/marfish/pdfs/Waluda2001b.pdf (22/11/20016)

Η κατανόηση της επίδρασης των ωκεανογραφικών διεργασιών σχετικά με την κατανομή των ειδών είναι απαραίτητη για την περαιτέρω κατανόηση και την πιθανή πρόβλεψη πολλών πελαγικών αλιευμάτων. Η αξιοποίηση των μεθόδων της τηλεπισκόπησης για τη μελέτη της φυσικής ωκεανογραφίας γίνεται ολοένα και πιο σημαντική για την θαλάσσια αλιεία. Μία σειρά από μελέτες εξέτασαν τη συμβολή των δορυφορικών δεδομένων στον εντοπισμό παραγωγικών περιοχών αλιείας (Laurs et al., 1984; Saitoh et al., 1986; Fielder and Bernard, 1987; Sugimoto and Tameishi, 1992; Kumari et al., 1993; Podesta et al., 1993; Reddy et al., 1995). Πελαγικά/ ωκεάνια είδη, όπως ο τόνος και ο ξιφίας, μπορεί να αποτελέσουν τη βάση για τη μελέτη, λόγω της σύνδεσής τους με ύδατα συγκεκριμένης θερμοκρασίας ή και χρώματος (π.χ. Laurs et al., 1984). Για παράδειγμα, σε ορισμένες περιοχές, όπως τα ύδατα της Νέας Ζηλανδίας, οι δορυφορικές εικόνες είναι εμπορικά διαθέσιμες στους αλιείς για τον εντοπισμό των ειδών.

Στην εργασία αυτή μελετάται η επίδραση των ωκεανογραφικών διεργασιών μέσης κλίμακας γύρω από τα νησιά Falkland (Islas Malvinas) στο ΝΔ Ατλαντικό κατά τη διάρκεια της περιόδου κατά την οποία λαμβάνει χώρα η εμπορική αλιεία των καλαμαριών για το Illex argentinus. Εξετάσθηκαν χωρικά δεδομένα αλιείας και της θερμοκρασίας της επιφάνειας της θάλασσας, τα οποία προήλθαν από το ραδιόμετρο πολύ υψηλής ανάλυσης AVHRR, με τη χρήση των Γεωγραφικών Συστημάτων Πληροφοριών (GIS). Η κατανομή και η σχετική αφθονία του I. argentines στην αλιεία των Falkland εξετάσθηκε για την περίοδο 1989-98. Τρεις «σταθερές» περιοχές υψηλής αφθονίας παρατηρήθηκαν στο ΒΑ τμήμα (περιοχή shelf-break) και στο ΒΔ τμήμα (περιοχή shelf) των νησιών, καθώς και κοντά στην βόρεια ακτή του Ανατολικού Falkland.

Περιοχές με μεγάλες διακυμάνσεις στη θερμοκρασία των επιφανειακών νερών της θάλασσας (θερμικές βαθμίδες) που εξήχθησαν από δορυφορικές εικόνες, χρησιμοποιήθηκαν ως δείκτης της ωκεανογραφικής δραστηριότητας μέσης κλίμακας και συγκρίθηκαν με τη θέση της αλιείας. Τα I. argentines βρέθηκαν να σχετίζονται με περιοχές με θερμικές βαθμίδες, δηλαδή στην επαφή των ρευμάτων του Falkland και των νερών της υφαλοκρηπίδας της Παταγονίας. Οι τεχνικές που χρησιμοποιήθηκαν σε αυτή την ανάλυση επιτρέπουν την επικάλυψη και την ανάλυση των φυσικών ωκεανογραφικών δεδομένων και των δεδομένων αλιείας, με πιθανές εφαρμογές στη διαχείριση της αλιείας και στην επιχειρησιακή αλιευτική ωκεανογραφία.

Μεθοδολογία

Υπέρυθρες εικόνες SST τηλεπισκόπησης λήφθηκαν από τη Βρετανική Ερευνητική Υπηρεσία στην Ανταρκτική (British Antarctic Survey, BAS) από τη βάση δεδομένων ARIES (Antarctic Reception of Imagery for Environmental Studies). Τα δεδομένα αυτά αποτελούνται από εικόνες μονής διέλευσης AVHRR που συλλέχθηκαν από ένα σταθμό λήψης στη βάση Rothera στην Ανταρκτική Χερσόνησο (BAS) με τη χρήση ενός δέκτη μετάδοσης εικόνας υψηλής ανάλυσης (HRPT). Οι εικόνες ήταν σε μέγιστη ανάλυση στα 1,1 km ανά pixel, αλλά αυτό μεταβαλλόταν με τη θέση από το κέντρο του δορυφόρου που παρατηρούταν στη λωρίδα. Οι εικόνες που χρησιμοποιούνται σε αυτή τη μελέτη λήφθηκαν από μία βάση δεδομένων επεξεργασμένων εικόνων που καλύπτουν την περίοδο από τον Φεβρουάριο του 1993 έως το Δεκέμβριο του 1996.

Τα αλιευτικά και ωκεανογραφικά δεδομένα εισήχθηκαν σε ένα GIS (Arc/Info version 7.2.1 Environmental Systems Research Institute Inc.; ESRI) που επιτρέπει την επικάλυψη και την ανάλυση βιολογικών και ωκεανογραφικών χωρικών δεδομένων. Τα δεδομένα εξήχθησαν από τη βάση δεδομένων με τη χρήση μία σύνδεσης αναφοράς στο Arc/Info και υποβλήθηκαν σε επεξεργασία χρησιμοποιώντας μακροεντολές γραμμένες σε γλώσσα AML (arc macro language).

Οι τιμές των pixel βαθμονομήθηκαν σε τιμές θερμοκρασίας με διαστήματα του 0,1ºC. Περιοχές με βαθμίδες υψηλής θερμοκρασίας ταυτοποιήθηκαν με τον υπολογισμό του εύρους των τιμών εντός μίας σειράς πινάκων pixel 3X3. Το κεντρικό pixel κάθε πίνακα επέστρεψε δεδομένα σχετικά με το εύρος των τιμών της θερμοκρασίας σε όλο τον πίνακα (τιμές βαθμίδας). Τα pixel μέσα στους πίνακες που επεξεργάσθηκαν με τιμές βαθμίδων στην περιοχή των 0,4 ±1 ºC ταυτοποιήθηκαν και ταξινομήθηκαν ως «θερμικές βαθμίδες». Αυτό το κατώτατο όριο επιλέχθηκε για να αποκλεισθούν τόσο οι χαμηλές όσο και οι υψηλές τιμές λόγω του θορύβου και των αλληλεπιδράσεων της γης και της θάλασσας αντίστοιχα.

Ένα σύνολο από ογδόντα επτά (87) δορυφορικές εικόνες που είχαν υποστεί επεξεργασία ήταν διαθέσιμο από τη βάση δεδομένων ARIES για την αλιευτική περίοδο (Φεβρουάριος ± Ιούνιος) κατά τα έτη 1993 ± 96. Από αυτό το αρχικό δείγμα, κάποιες εικόνες απορρίφθηκαν καθώς σε ορισμένες τα νησιά Falkland και τα ύδατα που τα περιβάλλουν καλύπτονταν από σύννεφα και κάποιες δεν μπορούσαν να γεωαναφερθούν με επιτυχία στην ακτογραμμή. Επιπλέον, σε μερικές εικόνες η πλειοψηφία των αλιευτικών κελιών επηρεαζόταν από θόρυβο λόγω του λεπτού νέφους.

Οι ωκεανογραφικές συνθήκες έδειξαν ένα σταθερό χωρικό μοτίβο με σαφή διάκριση μεταξύ των ζεστών παράκτιων (σκούρο γκρι) και των ψυχρότερων ρευμάτων του Falkland (ανοιχτό γκρι) του νερού που μελετήθηκε στην πλειοψηφία των εικόνων (Εικόνα 1). Οι θερμικές βαθμίδες ήταν πιο συχνές στη επαφή μεταξύ των παράκτιων και των ρεόντων υδάτων του Falkland με περισσότερη συνέπεια στη ΒΑ και τη ΒΔ περιοχή (Εικόνα 2). Περιοχές θερμικών βαθμίδων εντοπίσθηκαν επίσης γύρω από τα νησιά. Επιπλέον, οι θερμικές βαθμίδες ήταν πιο διακριτές στο πρώτο μέρος της σεζόν, ιδιαίτερα στις αρχές Μαρτίου, και λιγότερο διακριτές στο τέλος της εποχής κατά τη διάρκεια του Μαΐου.

Οι μέθοδοι της τηλεπισκόπησης έχουν χρησιμοποιηθεί επιτυχώς για τον εντοπισμό των πιθανών περιοχών υψηλού δυναμικού αλιευμάτων με στόχο τα πελαγικά είδη (see Simpson, 1994; Kirby, in press) και η δορυφορική ωκεανογραφία χρησιμοποιείται για να εντοπίσει ωκεάνια ψάρια τα οποία συχνά συνδέονται με ορισμένα καθεστώτα θερμοκρασίας (LAurs et al., 1984; Kumari et al., 1993). Οι σχέσεις που παρατηρήθηκαν εδώ και οι καλά τεκμηριωμένοι δεσμοί μεταξύ των καλαμαριών, της φυσικής ωκεανογραφίας και των υφιστάμενων συστημάτων (e.g. Coelho, 1985; Hatanaka et al., 1985; Bakun and Csirke, 1998; Anderson and Rodhouse, in press) δείχνουν ότι η χρήση τηλεπισκοπικών δεδομένων και η τεχνολογία των GIS έχει πιθανές εφαρμογές στην επιχειρησιακή αλιευτική ωκεανογραφία και στη διαχείριση των εμπορικά σημαντικών καλαμαριών της οικογένειας ommastrephid.