El papel del equipo de detección subacuática en la gestión moderna de pesquerías

Fenómeno: El cambio hacia prácticas pesqueras impulsadas por la tecnología

La industria pesquera ha cambiado bastante desde aproximadamente el año 2020. Alrededor de dos tercios de los grandes barcos pesqueros comerciales utilizan ahora sensores submarinos y otros equipos tecnológicos para capturar peces de manera más eficiente y cumplir con las normas ambientales. ¿Por qué? Pues bien, nuevas investigaciones que se publicarán en 2024 muestran que cuando los pescadores adoptan estas tecnologías, terminan capturando un 41 por ciento menos de peces jóvenes que aquellos que usan métodos tradicionales. La mayoría de los capitanes en alta mar hoy en día dependen de sistemas de sonar multihaz junto con programas informáticos capaces de distinguir entre diferentes especies de peces. Estas herramientas les ayudan a detectar la ubicación de los bancos de peces en todas las direcciones, lo que facilita el cumplimiento de las regulaciones sobre tamaños mínimos de los peces antes de su captura.

Principio: Cómo el sonar mejora la evaluación de los recursos pesqueros

La última tecnología de sonar de imágenes puede identificar realmente formas individuales de peces dentro de grandes bancos de peces al emitir haces de frecuencia de 1,8 MHz. Las pruebas de calibración muestran que también obtiene mediciones bastante precisas, aproximadamente más o menos 7 cm en la longitud de los peces. Lo que hace destacar a estos sistemas es su capacidad de escaneo de doble eje. En lugar de solo observar la superficie como hacen los ecosondas tradicionales, calculan la biomasa basándose en mediciones de volumen a lo largo de toda la columna de agua. Pescadores e investigadores han probado esto comparándolo con capturas reales de arrastre, y los resultados coinciden aproximadamente el 89 % de las veces al determinar qué tipos de peces están presentes, tanto en aguas abiertas como en poblaciones bentónicas.

Tendencia: Integración de Datos en Tiempo Real en Operaciones Pesqueras Comerciales

Los pescadores ahora pueden obtener sus lecturas de sonar procesadas y mostradas en paneles conectados por satélite apenas unos 90 segundos después de escanear las aguas, lo que les ayuda a gestionar sus cuotas de captura sobre la marcha. El nuevo sistema permite a los capitanes de embarcaciones concentrarse en zonas donde hay abundancia de peces maduros, evitando al mismo tiempo áreas protegidas y lugares donde los peces son demasiado pequeños. Los primeros resultados obtenidos en caladeros de arenque del Atlántico Norte también muestran algo interesante. Cuando los barcos combinan estos mapas de sonar en tiempo real con su equipo automático de clasificación, conservan aproximadamente un 23 por ciento más de los peces adecuados. Esto tiene sentido, ya que nadie quiere perder el tiempo persiguiendo especies no deseadas en alta mar.

Cómo el sonar de imágenes posibilita una estimación precisa de la longitud del pescado

Los sistemas de sonar de imágenes han revolucionado la evaluación de la biomasa pesquera al proporcionar capacidades de medición de longitud no invasivas. Los avances recientes en el procesamiento de señales y la tecnología de transductores permiten a estos sistemas alcanzar una precisión del orden de milímetros, incluso en condiciones subacuáticas difíciles.

Enfoques algorítmicos y calibración en la estimación de la longitud de peces mediante sonar de imágenes

Los sistemas actuales de sonar de imagen funcionan combinando técnicas de detección de bordes con aprendizaje automático para interpretar esas sombras acústicas difíciles y detectar las vejigas natatorias de los peces. Algunas pruebas realizadas el año pasado mostraron que estos sistemas lograron lecturas casi perfectas, alcanzando alrededor del 97 % de precisión en mediciones de seis tipos diferentes de peces comercialmente importantes, pero solo cuando fueron calibrados correctamente utilizando objetos de referencia estándar de longitud conocida. La mayoría de los expertos recomiendan realizar calibraciones diarias que incluyan tanto varillas metálicas fijas como peces vivos reales mantenidos en cautiverio. Esto ayuda a compensar cómo los cambios de temperatura pueden afectar con el tiempo al equipo de sonar. Realizar correctamente estas calibraciones marca toda la diferencia para garantizar una recolección de datos confiable bajo el agua.

Validación en Campo de las Estimaciones de Tamaño mediante Sonar de Alta Resolución

Las operaciones de prueba realizadas en el mar de Bering revelaron que había aproximadamente un 92 por ciento de coincidencia (según informó NOAA en 2022) entre las longitudes de peces medidas por el sonar y las mediciones reales tomadas mediante redes, analizando alrededor de 15 mil muestras individuales de peces. La diferencia del otro 8 por ciento provino principalmente de esos tipos de peces oceánicos de rápido movimiento, ya que el sonar solo captura imágenes a 30 cuadros por segundo y a veces no registra completamente cuando estos animales se estiran durante el movimiento. Los equipos modernos intentan corregir este problema ejecutando programas informáticos especiales que analizan varios ángulos diferentes de bancos de peces, tanto desde arriba como desde debajo de la superficie del agua, para obtener estimaciones más precisas en general.

Análisis de controversia: Discrepancias entre la identificación visual y las mediciones derivadas del sonar

El sonar de imágenes elimina definitivamente esos molestos sesgos de medición que pueden introducir los buzos, pero aún existe cierto desacuerdo sobre qué tan bien funciona con peces aplanados como la platija. Un estudio del año pasado mostró algo interesante: los peces planos tenían diferencias de alrededor del 22 % más grandes en tamaños medidos en comparación con tipos de peces más redondeados. El problema parece ser que el equipo de sonar se confunde por la forma en que estas criaturas planas yacen contra el fondo marino, interpretando su ángulo como cambios reales en longitud. Pero aquí va la buena noticia: cuando las personas comenzaron a usar esos sofisticados sistemas de doble haz que verifican las mediciones mediante escaneos tanto horizontales como verticales, las tasas de error descendieron por debajo del 5 %. Tiene sentido por qué cada vez más investigadores están adoptando esta tecnología a pesar de los ocasionales contratiempos.

Sonar ARIS en entornos complejos: detección y medición precisa de peces

Ventajas operativas del sonar ARIS para la detección y medición de peces en aguas turbias

El sistema de sonar de imagen con resolución adaptativa, conocido como ARIS, funciona muy bien cuando la visibilidad es baja y las técnicas ópticas convencionales ya no son efectivas. El sonar emite señales de alta frecuencia alrededor de 1,8 MHz que pueden atravesar el lodo y los sedimentos en el agua. Crea imágenes tan detalladas que permiten identificar formas individuales de peces con una precisión bastante buena, de aproximadamente 0,3 grados de exactitud en el ancho del haz. Esto es muy importante para determinar el tamaño de especies bentónicas como bagres y carpas en ríos turbios donde todo parece igual. Un estudio publicado en Fisheries Research en 2021 mostró también algo interesante: probaron el ARIS en condiciones de acuario con agua turbia y lograron alrededor de un 82 por ciento de identificaciones correctas de diferentes especies de peces. En lugar de depender de los colores, que se pierden en aguas sucias, el sistema analiza el movimiento de los peces y la forma de sus cuerpos. Los trabajadores de campo que han utilizado esta tecnología afirman que las evaluaciones requieren aproximadamente un 40 por ciento menos de tiempo que arrastrar redes por las mismas aguas, especialmente relevante durante encuestas de campo complicadas donde cada minuto cuenta.

Estudio de caso: Implementación de ARIS en encuestas de bagre del río Mississippi

En 2022, los científicos desplegaron esos sofisticados sistemas ARIS 3000 a lo largo de unos 15 millas de cauces muy turbios que desembocan en el río Mississippi. Lo que descubrieron fue bastante sorprendente. Su equipo de sonar podía distinguir entre tamaños individuales de bagre de hasta unos 2 centímetros, incluso cuando había escuelas enteras agrupadas densamente como un pan de maíz. Resultó que había aproximadamente 18.700 peces adultos reproductores en esa zona, mucho más de lo que nadie había supuesto anteriormente. Verificaron posteriormente estas cifras mediante operaciones selectivas de pesca con redes. Lo mejor es que este método no alteró ninguna zona de desove, lo cual es fundamental para los esfuerzos de conservación. Además, proporcionó a las autoridades pesqueras datos inmediatos sobre la cantidad real de peces presentes, sin tener que esperar semanas como en las encuestas tradicionales.

Estrategia: Optimización de la colocación del transductor y la frecuencia de cuadros para la discriminación de cardúmenes

Para obtener los mejores resultados, coloque los transductores ARIS aproximadamente entre 1,2 y 1,5 metros por debajo de la superficie del agua. Esta profundidad ayuda a lograr un buen equilibrio entre la distancia máxima de detección del sistema (unos 40 metros) y la obtención de imágenes detalladas con una resolución de aproximadamente 2 mm por píxel. Cuando se trabaja con corrientes de agua fuertes, aumentar la frecuencia de cuadros a 15 cuadros por segundo marca una gran diferencia. Hemos observado que, de lo contrario, lecturas claras se ven afectadas por el desenfoque de movimiento al calcular la longitud de los peces en aguas rápidas. Nuestra experiencia en campo también ha revelado algo interesante: inclinar la unidad sónar unos 30 grados río abajo mejora significativamente nuestra capacidad para distinguir peces individuales dentro de cardúmenes. Esto funciona particularmente bien en aguas turbias con altos niveles de sedimento, proporcionando según nuestras pruebas una capacidad de discriminación aproximadamente un tercio mejor.

Límites Técnicos y Avances en la Precisión del Sónar de Alta Frecuencia

Compromisos entre longitud de onda y resolución objetivo en mediciones de sonar de alta frecuencia

Los equipos de detección subacuática que operan por encima de 1 MHz logran una resolución a escala milimétrica, pero enfrentan una relación inversa entre frecuencia y rango efectivo. Las longitudes de onda más cortas (2,3 mm a 1,6 MHz) permiten mediciones precisas de las espinas de los peces, mientras que los sistemas inferiores a 500 kHz sacrifican detalle para obtener una penetración en profundidad un 30 % mayor. Actualmente, las pesquerías despliegan sistemas de 1,2 a 2 MHz donde profundidades menores a 25 m permiten equilibrar una resolución objetiva de 0,5 cm con una retención de señal del 85 %. Avances recientes en algoritmos superan la interferencia por turbidez mediante el análisis de secuencias de diferencia de fase.

Dato: 92 % de correlación entre muestreo con red y lecturas de sonar de 1,6 MHz (NOAA, 2022)

El estudio comparativo de la NOAA en los estuarios de la bahía de Chesapeake validó las longitudes de peces derivadas del sonar frente a capturas con redes de arrastre en 12 especies. Los sistemas de 1,6 MHz lograron: - Un error absoluto medio del 2,8 % para el robalo (rango de 35–80 cm) - Una superposición del 91,7 % en los histogramas de distribución de tamaños. Las discrepancias ocurrieron principalmente en aguas >18 m de profundidad, donde las sombras acústicas redujeron la consistencia de las mediciones en un 14 %.

Paradoja industrial: ¿Frecuencia más alta es siempre mejor? – Atenuación de la señal en aguas profundas

Aunque los sistemas de 2,4 MHz pueden resolver características de 0,3 cm, su rango efectivo se reduce en un 48 % por cada aumento de 10 m en profundidad debido a la pérdida por dispersión esférica. A 40 m de profundidad, las alternativas de 400–700 kHz mantienen una precisión del 72 % en el reconocimiento de objetivos, frente al 29 % de los equipos de alta frecuencia. Las termoclinas de aguas frías degradan aún más las señales de alta frecuencia; pruebas de campo de 2023 mostraron que las tasas de atenuación del haz a 1,8 MHz se triplican bajo capas de menos de 10 °C.

Medición del tamaño de peces basada en campo frente a métodos tradicionales: una comparación práctica

Ventajas de portabilidad y velocidad de las técnicas de medición del tamaño de peces basadas en campo

Los investigadores ahora tienen acceso a equipos submarinos bastante impresionantes que les permiten contar peces utilizando estos pequeños dispositivos de sonar portátiles que pesan menos de 4 kg. Estos aparatos pueden lanzarse desde embarcaciones pequeñas o incluso desde tierra, lo cual representa una gran mejora frente a los métodos tradicionales en los que grandes equipos pasaban todo el día arrastrando redes por el agua y luego tardaban mucho tiempo en clasificar lo que habían capturado. Los nuevos sistemas de campo proporcionan lecturas inmediatas sobre el tamaño de toda la escuela, a menudo en solo 10 minutos. Las pruebas mostraron que estos sonares de imagen portátiles alcanzan alrededor del 89 % de precisión incluso cuando la visibilidad es pésima, con un rendimiento tan bueno como el de esos costosos instrumentos de laboratorio, pero sin tener que esperar días para obtener resultados tras enviar muestras al laboratorio.

Comparación del sonar con métodos tradicionales de medición de peces: muestreo basado en captura vs. imágenes no invasivas

Cuando los científicos capturan peces para estudiarlos, en realidad alteran el ecosistema y terminan pasando por alto algunos detalles importantes sobre el tamaño. Los buceadores tienden a omitir a los peces más grandes al medir las poblaciones de arrecifes, subestimando sus longitudes en aproximadamente un 12% según estudios que utilizan tecnología de sonar estéreo. Las técnicas de imagen no invasivas ofrecen mejores resultados sin matar ni dañar la vida marina. Tome, por ejemplo, el trabajo publicado en Fisheries Research, donde se descubrió que las mediciones de sonar para poblaciones de pargo eran alrededor de un 5% más precisas que las cuentas visuales realizadas por buceadores bajo el agua. Aun así, los métodos tradicionales persisten porque son necesarios para obtener ciertos tipos de información biológica que el sonar aún no puede capturar, como los valiosos anillos de edad dentro de los huesos de los peces, que nos revelan mucha información sobre su historia y patrones de crecimiento.

Estrategia: Programas Híbridos de Monitoreo que Combinan Sonar y Arrastres Físicos

Los grupos de gestión pesquera están combinando cada vez más escaneos regulares con sonar que cubren alrededor de 2 a 5 kilómetros cuadrados cada día con arrastres selectivos realizados a aproximadamente el 10% de la intensidad habitual. Esta combinación reduce el daño a los hábitats marinos en un 40 a 60 por ciento, además permite a los investigadores verificar lo que ven en las pantallas de sonar comparándolo con los peces capturados realmente en las redes. Según los resultados de la prueba piloto realizada por NOAA el año pasado, este método mixto provocó un 18% menos de peces muertos devueltos al océano en comparación con los estudios tradicionales basados únicamente en arrastre. Por tanto, básicamente, combinar diferentes técnicas parece funcionar mejor tanto para proteger los ecosistemas como para obtener información precisa sobre las poblaciones de peces.