Acoustic backscattering from salp and target strength estimation

• Published in: Oceanologica Acta
• Main Authors: David, P, Guerin-ancey, O, Oudot, G, Van Cuyck, Jp
• Format: Article in Journal/Newspaper
• Language: English
• Published: Gauthier-villars/editions Elsevier 2001
• Subjects: salpe; target strength; acoustique sous-marine; salp; underwater acoustics; Indian; Weddell; Weddell Sea; Mer de Weddell
• Online Access: https://archimer.ifremer.fr/doc/00322/43341/42886.pdf; https://doi.org/10.1016/S0399-1784(01)01160-4; https://archimer.ifremer.fr/doc/00322/43341/

Although zooplanktonic organisms nearly have the acoustical impedance of water, they backscatter the sound. Strong acoustical echoes from salps were recorded in the Weddell sea at 150 kHz (1992), in the Indian ocean at 12 kHz (1994) and in the Mediterranean at 120 and 38 kHz (1996). Sphere and cylinder models were applied to estimate the salp target strength. The salp is modelled by a cylindrical gelatinous body (length L) and a spherical nucleus (radius a). Backscattering from each part was estimated individually. With a detection threshold of -100 dB, the minimum body length and the minimum radius of nucleus to be theoretically detected were estimated for each of the following frequencies: 12, 38, 120 and 150 kHz. A small salp (L = 14 rum and a = I mm) would be only detected at 120 and 150 kHz whereas a big salp (L = 100 nun and a = 7.5 mm) would be also detected at 12 and 38 kHz. The nucleus of the salp can reveal by itself the salp's presence in the medium by concentrating a maximum weight into a minimum volume. The effects of variations in the input parameters on the estimated acoustical backscattering are discussed. Bien que possédant une impédance acoustique voisine de celle de l’eau, les organismes zooplanctoniques réfléchissent tout de même les ondes acoustiques. De forts échos de salpes ont été enregistrés en mer de Weddell (1992) à l’aide d’un sondeur à 150 kHz, dans l’océan Indien (1994) à 12 kHz et en Méditerranée (1996) à 120 et 38 kHz. Pour comprendre pourquoi ces organismes présentent de si forts échos, deux modèles (le cylindre fluide et la sphère fluide) ont été utilisés pour estimer le target strength des salpes. L’anatomie de ce zooplancton est modélisée par un corps cylindrique gélatineux (de longueur L) et un noyau dur sphérique (de rayon a). La rétrodiffusion de l’onde par chacune de ces parties est étudiée séparément. Deux tailles ont été considérées dans cette étude : une petite salpe (L = 14 mm, a = 1 mm) et une grosse salpe (L = 100 mm, a = 7.5 mm). Le seuil de détection étant placé à –100 dB, les tailles théoriques minimum de détection pour le corps et pour le noyau ont été estimées pour 12, 38, 120 et 150 kHz. D’après les modèles, le corps gélatineux et le noyau des petites salpes ne sont détectables qu’à 120 et 150 kHz alors que ceux des grosses salpes sont également détectables à 12 et 38 kHz. Le noyau peut aussi révéler seul la présence de la salpe dans le milieu en concentrant un maximum de masse dans un volume minimum. L’effet des variations du paramètre d’entrée des modèles fait l’objet de discussion.