Analyzing ship-borne acoustic doppler current profiler measurements to estimate spatial and vertical distribution of southern Black Sea zooplankton

Abstract

ÖZ GÜNEY KARADENİZ ZOOPLANKTONUNUN YÜZEYSEL VE DİKEY DAĞILIMLARININ TAHMİNİNDE GEMİYE MONTELİ ` ACOUSTIC DOPPLER CURRENT PROFILER` ÖLÇÜMLERİNİN ANALİZİ ERKAN, Funda Yüksek Lisans Tezi, Deniz Biyolojisi ve Balıkçılık Bölümü Tez Yöneticisi: Doç. Dr. Ali Cemal GÜCÜ Orta Doğu Teknik Üniversitesi, 71 sayfa Ağ örneklemesi kullanılarak yapılan klasik zooplankton çalışmalarının sonuçlan, ağın tıkanması, örneklenen derinliğin kesin olmayışı, büyük organizmaların kaçması, vb. gibi nedenlerden dolayı hataya açıktır. Bundan başka, örneklerin analiz edilmesinin zaman alıcı ve sıkıcı olmasından dolayı ancak az sayıda örnek işlenebilmekte, ve çoğunlukla zooplanktonun dağılımının detaylı yapıları açıkça gösterilememektedir. Bu sorunların üstesinden gelmek ve Karadeniz zooplanktonunun yüzey ve dikey dağılımlarını tam olarak elde etmek için, fiziksel oşinograflarca rutin olarak kullanılan Acoustic Doppler Current Profiler (ADCP) kullanıldı. Gemiye monteli 150 kHz ADCP sinyalinin, biyomasın bir ölçüsü olan geri yansıma yoğunluğu, güney Karadeniz'de Eylül 1996 ve Temmuz 1997'de Nansen kapanır ağ ve 30 lt.'lik Niskin su örnekleyicileri ile toplanan makro ve mezo zooplankton örnekleri ile karşılaştırıldı. Çeşitli geleneksel ölçümler gerçekleştirildi ve sonuçlar ADCP çıktıları ile karşılaştırıldı. Bunlar arasından, yaş ağırlık ölçümleri yansıma yoğunluğu ile uyum sağladı (r = 0.553; n = 52; p Aynı zamanda geri yansıma yoğunluğu ile boy verilerinden hesaplanan biyokütle değerleri arasında çok belirgin bir uyum bulundu. Akustik birimler ve zooplanktonun boy dağılımı, geri yansımanın % 71 'ini ifade eden deneysel bir modelle gösterildi (r = 0.84; P Basen boyuncayapılan seferlerin (Haziran 1996, Eylül 1996, Temmuz 1997) verileri, zooplanktonun Türkiye Münhasır Ekonomik Alanı' ndaki yüzeysel dağılımını elde etmede kullanıldı. Zooplanktonun yüzeysel dağılımı Karadeniz'in hidrografik yapısıyla uyumluydu. Eylül 1995, 1996 ve Temmuz 1997 seferlerinde sabit istasyonlarda zooplanktonun dikey dağılımı incelendi ve dağılım diyagramlarında gösterildi. Eylül 1996 ve Temmuz 1997 seferlerinde zooplanktonun (Calanus) derine inme hızı sırasıyla 1.32 cm s`* ve 1.58 cm s`1, ve yüzeye yükselme hızı 1.06 cm s`1 ve 1. 17 cm s`1 olarak hesaplandı. Anahtar Kelimeler: ADCP, Zooplankton, Karadeniz, Dikey ve Yüzey Dağılım vi

ABSTRACT ANALYZING SHIP-BORNE ACOUSTIC DOPPLER CURRENT PROFILER MEASUREMENTS TO ESTIMATE SPATIAL AND VERTICAL DISTRIBUTION OF SOUTHERN BLACK SEA ZOOPLANKTON ERKAN, Funda M. Sc. in Marine Biology and Fisheries Supervisor: Assoc. Prof. Ali Cemal GÜCÜ Middle East Technical University, 71 pp. The results of the classical zooplankton studies, using net sampling, are highly biased by clogging of the net, uncertainty of the sampling depth, avoidance of larger organisms, etc. Moreover, since the analyze of the samples is time-consuming and tedious, only few samples can be examined and often, fine structures of the distribution of the zooplankton can not be clearly shown. To overcome these problems and to obtain accurate vertical and horizontal distribution of the Black Sea zooplankton, Acoustic Doppler Current Profiler (ADCP), which is routinely operated by physical oceanographers, was used. The backscattered signal intensity from a ship-borne 150 kHz ADCP, which is a measure of biomass, is compared with macro and mesozooplankton samples collected with Nansen closing net and 30L Niskin water samplers, in the southern Black Sea during September 1996 and July 1997 cruises. Various conventional measurements were carried out and the results were compared with the ADCP outputs. Among those, echo intensities correlated well with the wet weight measurements (r = 0.553; n = 52; p of September 1996. Highly significant correlations were also found between the backscattered echo intensity and the length converted relative biomass of zooplankton. The relations between acoustic units and the size classes of the zooplankton were presented by an empirical model, which described 71% of the total iiivariance (r=0.84; P The data sets from basin wide surveys (June 1996, September 1996, July 1997) were used to obtain spatial distribution of zooplankton within Turkish Exclusive Economical Zone (TEEZ). The spatial distribution of zooplankton was in good agreement with the hydrography of the Black Sea. At the fixed stations during September 1995, 1996 and July 1997 surveys, daily migration patterns of the zooplankton were studied and depicted in distribution diagrams. In September 1996 and July 1997 surveys, the descending rates of the zooplankton (Calanus) were calculated as 1.32 cm sec`1 and 1.58 cm sec, and the ascending rates were calculated as 1.06 cm sec`1 and 1.17 cm sec`, respectively. Key Words: ADCP, Zooplankton, Black Sea, Vertical and Spatial Distribution IV