Precision of acoustic fish abundance estimates: separating the number of schools from the biomass in the schools

The gulf of Cariaco, Venezuela, is a rather isolated piece of coastal ocean where spatio-temporal variability has been measured. In 1986, three repeated surveys have been carried out in this gulf. The important differences in biomass estimates are attributed to sampling error only. The biological nature of this variability is studied. It is due to a high concentration of the biomass in a few schools and correlatively to the hit or the miss of these large schools, during the sampling. Structural information for predicting them is sought. Also, the number of schools per elementary sampling distance unit (ESDU) and the biomass in each school were measured by echointegration. It is found that there is no clear relation between these two variables. Thus their spatial structures are studied separately, using geostatistics. The number of schools per ESDU is structured in space. Its histogram is not very dissymmetrical. The error variance of its mean estimate is reasonable. The biomass per school is not structured in space. Its histogram is highly skewed. The error variance of its mean estimate is high. The major error variance term on the abundance is due to the imprecision on the estimate of the mean biomass per school. The major quantitative problem is the indeterminancy at the sampling stage of the maximum biomass per school and correlatively the major problem is the characterization of the skewness of the biomass per school histogram. The possibility of using the number of schools as an index of biomass is discussed.

Le golfe de Cariaco, situé au Venezuela, se présente comme une petite mer assez fermée où l'on peut estimer qu'à court terme les échanges avec l'océan sont négligeables. Pour mesurer la précision des évaluations acoustiques dans cette région, trois campagnes de prospection y ont été réalisées en août 1986. Les différences importantes trouvées dans les estimations de biomasse ont été attribuées aux erreurs d'échantillonnage. L'analyse des données élémentaires montre qu'en fait cette variabilité est à la fois de nature biologique et statistique : en effet la biomasse apparaît comme très concentrée en quelques gros bancs que les hasards de l'échantillonnage vont faire rencontrer ou non. On a alors étudié leur répartition spatiale. Aucune relation entre le nombre de bancs par unité de distance élémentaire (ESDU) et l'énergie rétrodiffusée de chaque banc n'a pu être mise en évidence. Aussi leurs structures spatiales ont-elles été étudiées séparément. Il apparaît une certaine structuration spatiale du nombre de bancs par unité de distance. L'histogramme de ces valeurs n'est pas très dissymétrique, et la variance d'estimation de la moyenne est raisonnable. Par contre la biomasse (énergie) par banc n'est pas structurée spatialement. L'histogramme de ses valeurs est très dissymétrique et la variance d'estimation de la moyenne est élevée. Il est donc clair que le terme principal entrant dans la variance d'estimation de l'abondance est constitué par la biomasse moyenne par banc. Le problème majeur en terme quantitatif provient de l'incertitude sur les très grosses valeurs de biomasse par banc et du caractère extrêmement asymétrique de l'histogramme de distribution des valeurs de biomasse par banc. L'utilisation du nombre de bancs comme indice d'abondance est discutée.