Étude expérimentale du fonctionnement d’un récif ... › lha › content › download › 25017 › ...(ALR) et une deuxième récupération le 15 novembre 2006 à bord de la

Direction des Ressources Vivantes Département Halieutique Gascogne Sud Département Sciences et Technologie Halieutique Laboratoire Ressources Halieutiques Aquitaine – Anglet (1)

Laboratoire Technologie Halieutique – Brest (2)

Florence Sanchez (1) Carla Scalabrin (2)

mai 2008

Étude expérimentale du fonctionnement d’un récif artificiel à l’aide d’une station acoustique autonome

Traitement et Analyse des données acoustiques

© M. Repecaud


Traitement et Analyse des données acoustiques

sommaire


Préambule........................................................................................................ 7

Introduction ..................................................................................................... 9

1. PRÉSENTATION DU SITE VIEUX-BOUCAU.................................................. 11

2. CONFIGURATION DE LA STATION PILOTE.............. .................................. 15

2.1. COMPOSITION DU SYSTÈME ACOUSTIQUE............................................................ 15 2.2. POSITION DE LA STATION ACOUSTIQUE................................................................ 16 2.3. CONFIGURATION PHYSIQUE DU SYSTÈME ACOUSTIQUE........................................ 18

3. RÉCUPÉRATION DES DONNÉES ACOUSTIQUES....................................... 19

4. PROTOCOLE DE TRAITEMENT DES DONNÉES ......................................... 21

4.1. PRODUCTION D’UN CATALOGUE D’ IMAGES.......................................................... 21 4.2. COLLECTE DE DONNÉES OCÉANOGRAPHIQUES..................................................... 22 4.3. SAUVEGARDE DES DONNÉES AU FORMAT *.HAC MOVIES+®............................. 24 4.4. TRAITEMENT DES DONNÉES SOUS MOVIES+® ..................................................... 25 4.5. PRÉ-TRAITEMENT DE LA DONNÉE ÉCHO-INTÉGRÉE : IDENTIFICATION ET VALIDATION

DES ÉCHOS.................................................................................................................. 26 4.6. ANALYSE STATISTIQUE DES DONNÉES................................................................. 27

5. RÉSULTATS PRÉLIMINAIRES ......................................................................... 29

5.1. CONTRÔLE DE L’ACQUISITION DES DONNÉES ET QUALITÉ DES DONNÉES.............. 29 5.2. CONDITIONS OCÉANOGRAPHIQUES DURANT LA PÉRIODE D’ACQUISITION............. 30 5.3. ANALYSE PRÉLIMINAIRE DES ÉCHOGRAMMES À PARTIR DES CATALOGUES D’ IMAGES

................................................................................................................................... 32 5.3.1. Voie 1 .......................................................................................................... 32 5.3.2. Voie 2 .......................................................................................................... 34 5.3.3. Voie 3 .......................................................................................................... 35

5.4. ANALYSE DES DONNÉES...................................................................................... 37 5.4.1. Évolution sur la période d’acquisition........................................................ 37 5.4.2. Evolution journalière .................................................................................. 40 5.4.3. Résultats de l’analyse statistique ................................................................ 41

5.4.3.1. Résultats de l’ACP........................................................................ 41 5.4.3.2. Comparaison des couches ............................................................. 48

5.5. ANALYSE SOMMAIRE DES INDICES DE RÉFLEXION ACOUSTIQUE........................... 50

Conclusion .................................................................................................... 53

Bibliographie................................................................................................. 57

7


Préambule

Le présent rapport s’intègre dans le projet REBOUC "Étude expérimentale sur l’impact de l’implantation des récifs artificiels sur la côte landaise" financé par des fonds IFOP avec l’appui de l’Ifremer, du Conseil Régional d’Aquitaine et du Conseil Général des Landes

Ce travail a mobilisé les compétences de plusieurs équipes Ifremer :

- Dominique Choqueuse (Département Essais et Recherches Technologiques) et Gérard Véron (Département Sciences Techniques Halieutiques), responsables du projet ;

- Bertrand Forest, Luc Riou et Roger Berric (Département Essais et Recherches Technologiques), chargés du développement de la partie mécanique, électronique et informatique de la station acoustique ;

- les plongeurs professionnels Michel Repecaud, Michel Peleau, Hervé Lintanf, Xavier Philippon et Marie-Noëlle de Casamajor ;

Cette étude a bénéficié de l’aide :

- de l’association Aquitaine Landes Récifs ;

- des Affaires Maritimes de Bayonne dans la récupération des données.

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Introduction

Dans le cadre du programme Approche intégrée Golfe de Gascogne (Cadiou & al., 2005), il a été décidé de développer une station fixe acoustique dotée de sondeurs visant à l’horizontal et à la verticale afin d’acquérir des séries temporelles d’observation de bancs de poissons (Projet REBOUC). L’installation d’une station pilote, munie de 3 bases acoustiques sur un récif artificiel au large du Vieux Boucau (Côtes Landaises) a été retenue. L’aménagement du Vieux Boucau comme site atelier semblait approprié pour plusieurs raisons : il est situé près de la côte (environ 1 mille nautique) dans une zone sableuse homogène et il est immergé depuis 2001-2002.

Ce projet, dont le financement est réparti entre L’Europe, le Conseil Régional d’Aquitaine, Le Conseil Général des Landes et l’Ifremer, est découpé en deux phases 2004 et 2005 : la première est centrée sur le développement technologique et la mise en opération de la station fixe autonome sur le site ; la deuxième phase est consacrée à l’acquisition et au traitement de données permettant de faire évoluer la connaissance scientifique du récif.

En septembre 2004, une station prototype a été installée à Sainte Anne du Portzic, à la jonction entre la mer d’Iroise et la Rade de Brest dans le but de valider le concept de station fixe et d’optimiser les paramètres de réglage de la station pilote en particulier le taux d’échantillonnage. Elle a enregistré en continu les données acoustiques jusqu’au début du mois de mai 2005 (Sanchez F., 2005).

Le 19 mai 2005, la station pilote a été mise en place sur le site du Vieux-Boucau . Des analyses de la première série de données (19 mai – 27 juin 2005) et de la deuxième série (28 juin – 28 octobre 2005) ont été réalisées mettant en évidence un dysfonctionnement de la station (Scalabrin & Sanchez, 2005 (a) ; Scalabrin & Sanchez, 2005 (b)).

Après son rapatriement sur Brest durant l’hiver 2005/2006, la station a été redéployée sur site le 17 juin 2006. Une première récupération des données a été effectuée le 31 juillet 2006 à bord de la vedette de l’Association Landes Récifs (ALR) et une deuxième récupération le 15 novembre 2006 à bord de la vedette des Affaires Maritimes.

Les résultats présentés dans ce rapport, concernent le traitement des données acoustiques enregistrées sur 5 mois du 20 juin au 05 novembre 2006. Le travail a consisté à identifier les échos de forte énergie et à valider leur origine (biologique ou environnementale). Une fois validés, les échos d’origine environnementale ont été supprimés des fichiers de données. Une analyse descriptive a été réalisée afin d’étudier la distribution temporelle des poissons sur le récif et le comportement des espèces mobiles par la caractérisation de leur rythme nycthéméral et saisonnier.

11


1. Présentation du site Vieux-Boucau

Le site retenu parmi 4 récifs artificiels présents sur la côte landaise est celui du Vieux Boucau (Figure 1). Ce récif immergé depuis 2001 est constitué de buses réparties en 7 empilements (d’environ 110 m3 chacun) dont 1 central et 6 périphériques distribués sur un cercle de 150 mètres de rayon (Figure 2). Plusieurs facteurs incitent à utiliser l’aménagement du Vieux-Boucau comme un site atelier :

- proximité du site par rapport à la côte (environ 1 mille nautique) ;

- immersion groupée des éléments 5 par 5 permettant une occupation plus importante de la colonne d’eau par les modules ;

- zone sableuse homogène ;

- pente douce permettant l’accrochage des structures sans risque de glissement ;

fond de 20 m.

12 Présentation du site Vieux-Boucau


Figure 1 : Localisation des récifs artificiels sur la côte landaise (BD Carthage ; Source : Ifremer, M. Lissardy).

Présentation du site Vieux-Boucau 13


Figure 2 : Schéma d’aménagement du récif de Soustons – Vieux-boucau, immersion à partir du 15 août 2001 sur les emplacements 1 (au centre ) 2,3,4,6,7.d’environ 110 m3. L’emplacement N° 5 immergé en avril 2002, est constitué de 160 modules d’un m3 de fabrication spéciale (Source : ALR).

La gestion des récifs de Capbreton, Souston Vieux-Boucau et Messanges-Moliets est confiée à l’Association Aquitaine Landes Récifs qui a pour vocation la préservation et le maintien de la faune et de la flore marine par des suivis en immersion. Le suivi biologique du récif du Porto à Mimizan est quant à lui assurée par l’Association pour la Défense, la Recherche et les Études Marines de la Côte d’Aquitaine (ADREMCA).

Les suivis biologiques réalisés sur le site du Vieux-Boucau, fournissent des données qualitatives sur la colonisation par la macrofaune (De Casamajor, 2004). Les observations en plongée ont permis de recenser la présence de concentrations importantes de sparidés (Sars à tête noire, Grisets). Des espèces nobles comme le bar, chassant au-dessus des modules, le tourteau et le homard sont présents sur le site du Vieux-Boucau. Des poissons pélagiques ont été également observés comme la bonite à dos rayé et l’orphie. Les orphies se déplacent en banc le plus souvent près de la surface alors que la bonite se déplace en pleine eau. Parmi les espèces fréquentant le site à 75-100 %, on retrouve le tacaud, le chinchard, le capelan, le congre. Les espèces occasionnelles sont composées des sparidés et de labridés (De Casamajor, 2004).

Tacauds (Trisopterus luscus) © Ifremer, M.N. De Casamajor

15


2. Configuration de la station pilote

2.1. Composition du système acoustique

Le système acoustique est composé 3 transducteurs 120 kHz pilotés par un sondeur SIMRAD ER60 encapsulé pour l’acquisition des données acoustiques, d’un multiplexeur permettant le séquençage des émissions et réceptions de chaque transducteur, d’un PC de contrôle et d’un module d’énergie composé de batteries rechargeables ().

Figure 3 : Schéma du système acoustique implanté sur le récif du Vieux-Boucau (source : Ifremer Défi Golfe de Gascogne)

Station acoustique du Récif Vieux-Boucau © Ifremer

L’acquisition des données en continu par la station prototype installée sur le site de Sainte Anne de Portzic a permis de tester différents taux d’échantillonnage (Scalabrin & al., 2005). Ils montrent qu’un taux d’échantillonnage élevé au niveau de l’acquisition des données, par exemple un enregistrement de 4 minutes toutes les 2 heures ou bien de 6 minutes toutes les 3 heures, est plus approprié pour observer les fluctuations d’abondance sur des périodes de 24 heures et estimer l’abondance alors qu’un taux d’échantillonnage plus faible, par exemple 48 minutes toutes les 24 heures, favorise l’étude du comportement (agrégation ou poisson individuel).

Dans une première approche, le protocole d’acquisition des données est fixé à un enregistrement des données de 15 minutes toutes les 3 heures (5 minutes par transducteur). La configuration actuelle des batteries permet à la station de fonctionner plus de 5 mois en réalisant 8 sessions de 15 minutes par jour. L’électronique et le programme d’acquisitions ont été définis de manière à limiter au maximum la consommation de l’ensemble (Forest, 2008).

16 Configuration de la station pilote


2.2. Position de la station acoustique

La station fixe a été initialement implantée sur le site du Vieux-Boucau en mai 2005 (Mission REBOUC1). Le dysfonctionnement de la station (Mission REBOUC2 en octobre 2005) a entraîné un rapatriement à Brest durant l’hiver 2005/2006, pour résoudre les différents problèmes constatés (électronique, signaux acoustiques, stabilité positionnement, …). Les travaux durant l’hiver ont permis de construire une nouvelle embase pour garantir la stabilité de la station quelles que soit les conditions météorologiques, de résoudre les problèmes électroniques et électriques et de réaliser un relevé bathymétrique au sondeur multi-faisceau pour connaître la topographie du site afin de positionner la station acoustique (Choqueuse, 2006).

La station acoustique a été redéployée sur le site du Vieux-Boucau entre le 17 et 20 juin 2006 (Mission REBOUC3). Elle a été mouillée à une dizaine de mètres au nord de l’amas 7 à 43°46'964 N et 1°26'738 W (WGS 84) (Figure 4).

Figure 4 : Localisation de la station et des modules du récif par rapport à la côte (R1 à R7 = récifs).

Les transducteurs sont orientés de manière à balayer l’amas central du récif, l’extérieur du récif et la colonne d’eau (Figure 5). Le transducteur 1 tire à l’extérieur du récif avec un angle de 4,5° vers la surface et une portée de 250 m. Le transducteur 2 tire à l’horizontal vers le récif central n°1 situé à 110 m, avec un angle de 4,5° vers la surface et une portée de 250 m (Figure 6). L’ouverture des capteurs utilisés est de 7°. À 110 m, cette ouverture correspond à un diamètre de faisceau d’environ 14 +/- 2 mètres. On couvre donc, si le faisceau est bien centré, un peu plus de 70% de la colonne d’eau à cette distance (Choqueuse, 2006). Le transducteur 3 tire à la verticale avec une portée de 35 m.

Immersion de la station près du récif n°7 balisé par un mouillage le samedi 17 juin 2006. © Ifremer, F. Sanchez

Configuration de la station pilote 17


Figure 5 : Configuration des modules du récif par sondeur multi-faisceau (Source : Casagec) et superposition de la station acoustique avec ses faisceaux (Source : Ifremer).

Figure 6 : Position de la station acoustique par rapport au récif n°1 (Source : Ifremer).

La mission REBOUC 4 programmée, entre le 16 et 20 juillet 2007 à bord du Côte d’Aquitaine, pour la remise en route de la station acoustique a relevé plusieurs dysfonctionnements ne permettant pas de la remettre en marche :

- fort développement de fouling endommageant les câbles des transducteurs (après 9 mois d’immersion);

- changement de position de la station avec un écart de 5 % pour l’horizontalité et d’environ 20° sur l’azimut du tir, dû aux mauvaises conditions de houle de cet hiver (Compte Rendu de mission Rebouc 4, 2007).

18 Configuration de la station pilote


Tableau 1 : Calendrier des opérations de mise en place de la station acoustique et de récupération des données.

Date Mission

19/05/05 Rebouc 1 : Mise en place de la station sur le site du Vieux Boucau (proche du récif N°5) (Bateau : Côte de la Manche)

27/06/05 Récupération des données (Bateau Côte de la Manche)

28/10/05 Rebouc 2 : Relevage de la station complète afin de changer l’électronique d’acquisition et rapatriement de la station sur Brest (Bateau Côte de la Manche)

14/12/05 Immersion de la station acoustique à Saint Anne de Portzic en Bretagne

21/04/06 Mesure bathymétrique au sondeur multi-faisceaux par le CASAGEC1 pour caractériser la configuration des modules constituant le récif du Vieux Boucaux

17/06/06 au 20/06/06

Rebouc 3 : Redéploiement de la station sur le site du Vieux Boucau (proche du récif N°7) (Bateau : Côte de la Manche)

31/07/06 1ère Récupération des données (Bateau de l’ALR) 15/11/06 2ème Récupération des données (Vedette des Affaires Maritimes)

16/07/07 au 20/07/07

Rebouc 4 : Remise en route de la station acoustique impossible à cause des dommages subis par le fouling sur le câblage. Changement de position de la station du aux mauvaises conditions de houle et de vent. Rapatriement des transducteurs et sondeur (Bateau : Côte d’Aquitaine) ;

29/11/07 au 30/11/07

Opération de relevage de la structure aluminium + blocs batteries (Bateau : Côte de la Manche).

2.3. Configuration physique du système acoustique

La station acoustique est programmée pour tirer toutes les 3 heures pendant 5 minutes. Elle a été mise en route à 13h25 GMT le 17/06/06. La première acquisition s’est faite à 16h25 pour le transducteur 1, à 16h31 pour le transducteur 2 et à 16h36 pour le transducteur 3.

Par jour, nous avons 8 acquisitions par transducteur. Pour le transducteur 2 par exemple, les acquisitions sont lancées à 01h31, 04h31, 07h31, 10h31, 13h31, 16h31, 19h31 et 22h31 GMT.

La configuration des paramètres des 3 transducteurs est reportée dans le tableau 2.

Tableau 2 : Paramètres de configuration des transducteurs (Source : Scalabrin, 2006).

1 CASAGEC : CCCCellule AAAAquitaine de SSSSuivi et d'AAAAnalyse pour une GGGGestion intégrée des

EEEEnvironnements CCCCôtiers

19


3. Récupération des données acoustiques

Le 15 novembre 2006 à bord de la vedette des Affaires Maritimes, l’enceinte a été remontée afin de réaliser la récupération des données en laboratoire.

La récupération nécessite comme matériel un PC portable muni d’un programme client_Oper60 qui permet la récupération des données et la configuration des transducteurs et d’un boîtier muni d’un câble réseau Ethernet relié au PC et d’un double câble pour la connexion avec le sondeur encapsulé. Le logiciel et le boîtier ont été spécialement conçu pour cette étude (Forest, 2008).

La récupération des données dure 43 minutes pour chacune des voies 1 et 2 et 12,05 minutes pour la voie 3.

Récupération des données (© Ifremer, F. Sanchez)

21


4. Protocole de traitement des données

Le traitement des données acoustiques comporte plusieurs étapes selon un protocole défini par Scalabrin (2006). Le protocole est détaillé en annexe 1. Les axes principaux du travail effectué sont :

- la production d’un catalogue d’images à partir du logiciel ER60 ® de Simrad ;

- l’étude de l’impact de la houle et de la hauteur d’eau sur les données ;

- la transformation du format des fichiers *.RAW de Simrad en format *.HAC de Movies+® ;

- le traitement des données par le logiciel Movies+® conçu pour réaliser l’écho-intégration par tranche de profondeur (quantification de l’énergie acoustique par tranche d’eau).

4.1. Production d’un catalogue d’images

Afin de faciliter l’interprétation des données et la sélection des séquences pour le traitement acoustique avec le logiciel Movies+ ®, un catalogue d’images a été réalisé (Annexe 2). Ce catalogue d’images est produit pour chaque transducteur à partir du logiciel ER-60® de Simrad. Chaque image est composée des signaux acquis pendant les 8 séquences de 5 minutes sur 24h, totalisant 40 minutes de visualisation continue des données (Scalabrin, 2006). Un exemple est illustré en figure 7. Chaque image est référencée de la manière suivante N°_jjmmaa_N°voie au format *.bmp afin de réaliser un tableau excel avec la référence de l’image, le numéro de la voie (transducteur), la date (3 champs) et l’heure (3 champs).

22 Protocole de traitement des données


Figure 7 : Exemple d’une image condensée de la voie 2 obtenue pour le 1er juillet 2006.

4.2. Collecte de données océanographiques

La capacité du système à fournir des données utiles pour l’estimation de l’abondance acoustique est visiblement sensible à la hauteur d’eau dans le volume d’insonification horizontal et à la présence de la houle (Scalabrin, 2006).

Afin d’étudier l’impact de ces facteurs sur les données et d’établir un indice de qualité pour les séquences acquises, des données de houle et de hauteur d’eau ont été collectées aux périodes d’acquisition. Ces données proviennent d’une station océanographique et météorologique située à 43º20.3´N Lat. - 01º55.5 O Long. à l’embouchure du Port de PASAJES (Figure 8), gérée par l’AZTI-Tecnalia (Instituto Tecnológico Pesquero y Alimentario). Les données sont récupérées sur le site http://www.azti.es/estaciones2005/pasaia/index.asp. Les paramètres mesurés, toutes les 10 minutes (heure GMT), concernent la pression atmosphérique en hPa, la température de l’air en °C, la vitesse et la direction du vent (en nœud et en degré), la radiation solaire en W.m-2, la visibilité en m, la hauteur d’eau en m, la houle en m, la température de l’eau en °C et les vitesses de courant en m.s-1 dans la colonne d’eau.

Protocole de traitement des données 23


Figure 8 : Récupération des données de houle et de hauteur d’eau de la station océano-météorologique de Pasajes sur le site de l’AZTI Tecnalia.

Les données utilisées dans ce travail sont présentées dans un fichier au format excel ou *.csv avec les champs suivants :

- date (3 champs : jj, mm, aaaa) ;

- heure GMT (2 champs : hh, mm) ;

- hauteur d’eau en m ;

- coefficient de marée ;

- hauteur de la houle en m ;

- vitesse du vent en m.s-1 ;

- direction du vent en degré.



4.3. Sauvegarde des données au format *.HAC Movies+ ®

Les données acoustiques issues de la station fixe sont archivées sous format SIMRAD RAW.data sur un disque réseau spécialement dédié et nommé ArcRebouc. Les fichiers *.raw sont transformés en format international d’échange standard *.HAC Movies+® par le logiciel ER60 (Figure 9).

Dans le logiciel ER60, il faut régler les paramètres en particulier les données que l’on veut exporter : dans notre cas, il faut cocher le paramètre qui permettra d’accéder à l’estimation de biomasse et pour l’analyse d’échos simples (Tableau 1).

Tableau 3 : Configuration pour la détection de cible individuelle TS (Scalabrin, 2006).

Paramètre Définition Valeur configurée Min treshold (dB) Seuil minimal de détection -50 Min echolength

(%) Hauteur minimale de l’écho 0,8

Max echolength (%)

Hauteur maximale de l’écho 1,8

Max phase deviation

Déviation de phase maximum admis pour le déphasage électrique moyen calculé sur les

échantillons d’un même écho et sert de critère de sélection des cibles individuelles par rapport aux

cibles multiples

8

Max gain compensation (dB)

Correction angulaire maximale appliquée à l’écho de la cible permettant de déterminer l’ouverture

angulaire du faisceau 6

Min echospacing (%)

Espace minimal entre 2 échos simples 1

Figure 9 : Réglage des paramètres sondeur dans le logiciel ER60 (cf annexe 1).



La sauvegarde des fichiers au format *.HAC est ensuite lancée en suivant le protocole décrit en annexe 1.

4.4. Traitement des données sous Movies+®

Le traitement des données sous Movies+ ® est effectué en échointégration par couche selon le protocole établi par Scalabrin (Annexe 2).

L’écho-intégration par couche permet de calculer par défaut l’énergie sur 10 tranches d’eau contiguës à partir de la surface et 4 tranches d’eau contiguës à partir du fond. En utilisation « avancée », on peut s’affranchir de ces limitations et choisir un nombre de tranches plus important.

Tableau 4 : Nombre de couches paramétrées sous Movies+® pour les 3 transducteurs (Cf. annexe 2).

T1 T2 T3 Nombre de couches surface

paramétrées 25 25 10

Largeur des couches (m) 10 10 2 Distance au sondeur (m) 250 250 22

Dans l’écho-intégration par couche, Movies+ calcule pour chaque couche de profondeur les paramètres Ni, Nt, Sv et sA :

- Ni est le nombre d’échantillons intégrés supérieurs au seuil d’intégration.

- Nt est le nombre total d’échantillons dans la couche.

- Sv représente l’index de réverbération de volume de la couche, exprimé en dB.

- sA est l’indice de réverbération par mille carré (« nautical area scattering coefficient » exprimé en m²/nmi²) et a la dimension d’une densité. Les "m²" de cette expression sont des "m²" de surface équivalente de cible, calculée à partir de l’index de réflexion des poissons TS2. Les "mille²" correspondent à la surface couverte par le déplacement du navire. Pour la station fixe, dans la mesure où l’on ne se déplace pas, la pondération par la distance parcourue n’est pas activée dans le logiciel Movies+®. Les sA calculés donnent directement, quelle que soit la vitesse manuelle choisie, la densité moyenne des cibles sur la tranche d’eau écho-intégrée pour la période d’écho-intégration (Diner, comm.pers).

C’est le paramètre sA qui est utilisé dans cette étude.

TS = 10 log σbs = 10 log σ/4π soit σ = 4π . 10(TS/10)

Avec σ : surface équivalente de cible en m²

2 TS : Target Strength. Ce paramètre représente la quantité d’énergie réfléchie par un organisme en

direction du transducteur. Il est essentiel pour convertir les densités relatives (moyennes des

énergies reçues au niveau du sondeur) en densités absolues exprimées en poids ou en nombre

d’individus par unité de volume (Levenez & al, 2006).



4.5. Pré-traitement de la donnée écho-intégrée : id entification et validation des échos

La validation des données acoustiques est nécessaire pour déterminer les échos provoqués par des cibles biologiques et éliminer ceux qui sont dus aux parasites ou à des turbulences (forte houle, vent fort ou encore hauteur d’eau). Parmi les observations, plusieurs sont caractérisées par des valeurs fortes de sA. Il s’agira de valider l’origine de ces échos : poissons ou turbulence ? Les valeurs brutes sA vont donc subir un pré traitement pour éliminer les valeurs aberrantes dues aux mauvaises conditions climatiques. La démarche adoptée est la suivante :

- représentation graphique de la valeur sA totale par séquence d’acquisition (Figure 10) ;

- identification des séquences caractérisées par les fortes valeurs sA (exemple avec les acquisitions 1010 et 1009) ;

- visualisation des échogrammes correspondants (Figure 11) ;

- suppression des valeurs sA engendrées par des turbulences dans le fichier de données.

sA total data1étape 1 : Identitification des échos > 500 000 m².n mi -²

827

824

828

841

452312243

475 697

1010

291158 222

107

110 342345

1008

341301

1009

698501150

178

193 227226 255

826

842

0

500000

1000000

1500000

2000000

2500000

0 200 400 600 800 1000 1200

s A to

t m².n

mi

-2

Figure 10 : Identification des séquences à fortes valeurs sA total pour la voie 1.



séquences 1009 et 1010 : 24/10/06 06 :30 :15 et

09 :30 :15 TU+2

échos de fort niveau d’origine environnementale

séquence 158 : 09/07/06 16 :26 :22 TU

échos de fort niveau d’origine biologique

Figure 11 : Exemples d’échogrammes de la voie 1 avec des échos de fort niveau attribués à de mauvaises conditions météorologiques ou à du poisson.

4.6. Analyse statistique des données

Les fichiers de données des 3 voies sont donc constitués des valeurs de densités acoustiques sA d’origine biologique sur 25 couches. L’évolution des densités acoustiques sur la période d’étude (de juin à novembre 2006) est étudiée au moyen d’un graphique représentant la densité totale sA par jour (sur 25 couches). L’évolution journalière est étudiée à partir des données sA sur les 15 premières couches, en répartissant les séquences d’acquisition selon 4 phases de la journée (Jour, Nuit, Aube et Crépuscule).

Les relations entre les couches et les ressemblances entre les séquences d’acquisition présentant les mêmes caractéristiques ont été étudiées par une Analyse en Composantes Principales (ACP).

Pour chaque voie, le tableau de données est constitué de la manière suivante :

- En ligne, les séquences d’enregistrement correspondant à un jour et à une heure donnée. Elles sont numérotées de 1 à 8. Pour l’ACP, les séquences sont regroupées selon le mois, la semaine (N° de la semaine) et la période de la journée en indiquant si elles sont enregistrées de jour (J), de nuit (N), à l’aube (A) ou au crépuscule (C) ;

- En colonne, les valeurs sA par couche : CS1 à CS15 pour la voie 1, CS1 à CS15 pour la voie 2 et CS1 à CS10 pour la voie 3. Pour l’analyse, seules les 15 premières couches ont été retenues pour les transducteurs T1 et T2 car la couche 15 (distance comprise entre 141 et 151 m) correspond à la détection de la couche de surface.



Tableau 5 : Exemple du tableau de données de la voie 3

n° point heures date semaine mois Jour nuit séquence Cs1 Cs2 Cs3 Cs4 Cs5 Cs6 Cs7 Cs8 Cs9 Cs101 1:36:38 20/6/6 semaine 25 juin N séq1 126,91 73,69 0,05 19,36 2696,02 7251,45 371,77 128,62 3037,58 14,442 4:36:36 20/6/6 semaine 25 juin A séq2 224,02 211,20 0,68 8,17 11,65 0,82 14,12 5,42 1,643 7:36:36 20/6/6 semaine 25 juin J séq3 3924,20 1550,16 3413,53 100,33 4,00 0,42 0,01 1,97 26,97 1,474 10:36:36 20/6/6 semaine 25 juin J séq4 1118,68 1197,30 934,87 36,24 0,01 0,00 0,03 0,04 0,59 95,325 13:36:36 20/6/6 semaine 25 juin J séq5 8486,48 12961,16 3243,62 41,62 0,42 0,00 2,67 0,96 322,54 71,666 16:36:36 20/6/6 semaine 25 juin J séq6 18,26 0,62 0,00 0,00 0,00 5,36 0,08 59,48 162,407 19:36:38 20/6/6 semaine 25 juin C séq7 14,12 0,09 0,31 8,04 0,46 0,00 0,00 6,66 187,22 17,958 22:36:41 20/6/6 semaine 25 juin N séq8 27,08 2,88 4,01 197,19 132,38 70,83 791,27 91,72 69,31 84,15

L’analyse est complétée par un test de Kruskall wallis pour comparer les couches entre elles d’une part et pour tester les différences entre les mesures du transducteur 1 qui balaye vers le large et celles du transducteur 2 qui balaye le centre du récif.

29


5. Résultats préliminaires

5.1. Contrôle de l’acquisition des données et quali té des données

Entre le 31 juillet (1ère récupération des données) et le 15 novembre 2006 (2ème récupération des données), les acquisitions se répartissent de la façon suivante :

- 784 acquisitions pour la voie 1 ;

- 783 acquisitions pour la voie 2 ;

- 782 acquisitions pour la voie 3.

Les données acquises depuis le 31 juillet 2006 sont en heure locale TU+2.

Les acquisitions ont stoppé le 06 novembre 2006 à 06 :30 TU+2 et la station s’est arrêtée définitivement le 14 novembre 2006. Sur les 3 voies, il y a des acquisitions manquantes :

- Voie 1 : 23/09/06 06 :30 TU+2 ;

- Voie 2 : 23/09/06 06 :34 TU+2 ; 05/11/06 15 :35 TU+2 ;

- Voie 3 : 23/09/06 06 :40 TU+2 ; 05/11/06 15 :40 TU+2 et 05/11/06 21 :41 TU+2.

L’intervalle de temps nominal fixé à 3 heures, a été respecté pour les 3 voies. Les données traitées correspondent à la période du 20 juin 2006 au 05 novembre 2006 (12h41 TU+2) soient 3321 séquences d’acquisition (1107 séquences par voie).

Tableau 6 : Répartition des séquences acquises pendant la période du 20 juin au 05 novembre 2006 pour les 3 transducteurs.

Nombre attendu

Nombre effectué

Nombre analysé statistiquement

Traitement intégral

Traitement partiel

Interprétation à valider

Traitement impossible

T1 1112 1110 1107 863 78%

107 10%

9 < 1%

131 12%

T2 1112 1109 1107 661 60%

208 19%

19 < 2%

221 20%

T3 1112 1108 1107 1108

30 Résultats préliminaires


5.2. Conditions océanographiques durant la période d’acquisition

Les conditions de houle, de vent et de hauteur d’eau présentent un impact important sur la qualité des données. Durant la période d’acquisition de la station entre le 20 juin et le 5 novembre 2006, les données de ces paramètres, enregistrées par la station météorologique de l’AZTI à PASAJES, permettent d’identifier les jours de forte houle et de vent (Figure 12 et tableau 7).

Le tableau 7 montre que les mois de septembre et octobre présentent des périodes plus longues de houle et/ou de vent, étalées sur plusieurs jours consécutifs. L’année 2007 est également marquée par de fortes perturbations avec des houles enregistrées supérieures à 3,5 m et des vents supérieurs à 20 nœuds, ce qui explique le changement de position de la station observé lors de la mission REBOUC 4 entre le 16 et 20 juillet 2007 (Tableau 8).

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

31/0

7/20

06 0

0:00

02/0

8/20

06 1

4:10

05/0

8/20

06 0

4:20

07/0

8/20

06 1

7:50

10/0

8/20

06 0

7:50

12/0

8/20

06 2

3:00

15/0

8/20

06 1

3:10

18/0

8/20

06 0

3:00

20/0

8/20

06 1

6:40

23/0

8/20

06 0

6:30

25/0

8/20

06 2

0:30

28/0

8/20

06 1

1:10

31/0

8/20

06 0

1:50

02/0

9/20

06 1

6:30

05/0

9/20

06 0

6:20

07/0

9/20

06 2

0:10

10/0

9/20

06 1

0:00

13/0

9/20

06 0

0:00

15/0

9/20

06 1

4:00

18/0

9/20

06 0

4:30

20/0

9/20

06 1

9:40

23/0

9/20

06 1

0:30

26/0

9/20

06 0

0:50

28/0

9/20

06 1

6:50

01/1

0/20

06 0

7:50

03/1

0/20

06 2

2:30

06/1

0/20

06 1

3:00

09/1

0/20

06 0

3:30

11/1

0/20

06 1

8:50

14/1

0/20

06 0

9:30

17/1

0/20

06 0

0:10

19/1

0/20

06 1

5:30

22/1

0/20

06 0

6:00

24/1

0/20

06 2

1:40

27/1

0/20

06 1

2:10

30/1

0/20

06 0

2:50

01/1

1/20

06 1

7:10

04/1

1/20

06 0

8:10

06/1

1/20

06 2

3:20

Hou

le m

0

5

10

15

20

25

vite

sse

vent

m.s

-1

hauteur de la houle m vitesse vent m/s

Figure 12 : Données de houle et de vent de la station météorologique de PASAJES entre le 20 juin et 05 novembre 2006 (Source : AZTI Tecnalia).

Résultats préliminaires 31


Tableau 7 : Calendrier des jours de forte houle et de vent entre juin et novembre 2006 lors de l’acquisition des données acoustiques.

2006 juin juillet août septembre octobre novembre1 VF V V V2 V V3 V VF4 V5 V6 V78910 V11 VF12 V V13 V14 VF15 VF16 VF17 V VF18 V19 V VF20 V VF21 V VF22 V V V23 V24 V V25 VF V VF26 V VF27 V28 V29 VF30 VF31

pas de données acoustiqueshoule > 1,5 mhoule > 2,5 m

V vent > 12 nœudsVF vent > 20 nœuds



Tableau 8 : Conditions météorologiques observées sur les 3 premiers trimestres 2007 à partir des données AZTI Tecnalia.

2007 janvier février mars avril mai juin juillet août septembre1 V2 V3 V4 V VF56 V VF7 VF HF,VF8 VF HF,VF9 VF

10 VF11 V HF,V12 HF, VF13 V V14 VF1516 VF17 V VF18 V V VF19 HF V HF,VF20 V HF,VF21 VF22 VF V VF23 V V24 V V25 V VF26 VF2728 HF293031 V

houle > 1,5 mhoule > 2,5 m

HF houle > 3,5 mV vent > 12 nœuds

VF vent > 20 nœuds

Rebouc 4

5.3. Analyse préliminaire des échogrammes à partir des catalogues d’images

Le catalogue d’images des 3 voies pour la première période du 20 juin au 31 juillet 2006 est fourni dans le rapport « Récupération et pré-traitement des données acoustiques issues de la station fixe du Vieux-Boucau du 20 juin au 31 juillet 2006 » en annexe 2 (Contrat N° 2006 2 20341037). Le catalogue d’images de la deuxième période est présenté en annexe 3 de ce rapport.

5.3.1. Voie 1

Sur les échogrammes, la présence d’un écho fixe à 68 m, de niveau élevé, est observé dans toutes les acquisitions (Figure 13). Il est toujours présent à la même distance et ne varie pas avec les variations de hauteurs d’eau. La figure 12 montre les acquisitions du 31/08/06.

Pour des conditions océanographiques favorables (houle ≤ 1m, vent faible), la portée peut être maximale 250 m comme l’illustre l’acquisition à 09h28 correspondant à une hauteur d’eau maximale de 3,5 m. Des bancs de différentes tailles et de forme sont détectés. Il existe une différenciation des détections entre



le jour et la nuit. Durant le jour, les concentrations sont importantes alors que la nuit, les bancs de poissons se désagrègent et les poissons isolés apparaissent.

Figure 13 : Acquisition de la voie 1 le 31/08/2006 (Coefficient de marée : 43, houle < 1m, vent faible).

Pour des conditions océaniques défavorables (Houle > 2 m associée à du vent fort), on observe des échos formant des structures en forme de pics (Figure 14). En présence de vent violent comme l’illustrent les acquisitions du 03 octobre 2006, l’écho de surface est très fort et présente une structure particulière (Figure 15). A partir du catalogue d’images, on observe à partir du 15/09/06, une disparition de l’écho fixe à 68 m et une différence d’intensité dans les échos (Figure 16).



Figure 14 : Acquisition du 15/09/06 (Coefficient de

marée 37, Houle à 3 m, 14 < vent > 20 nœuds).

Figure 15 : Acquisition du 03/10/06 (Coefficient de

marée 52, houle > 2 m, 19 < vent > 39 noeuds ).

Figure 16 : Acquisition du 29/09/06 (Coefficient de marée 44 ; Houle d’1 m ; vent faible).

5.3.2. Voie 2

On retrouve les mêmes observations sur la voie 2 avec la présence d’échos de bancs de poissons durant le jour et des échos de cibles individuelles la nuit (Figure 17et Figure 18). Le catalogue d’images en annexe 3 permet de constater une diminution du nombre d’échos à partir de la mi-septembre.

Sur la voie 2, en période de conditions météorologiques défavorables (Figure 19), les acquisitions sont fortement polluées par des échos de niveau très élevé jusqu’à 20 m de distance du transducteur.



Figure 17 : Acquisition du 20/08/06 (Coefficient de marée 57 ; Houle d’1 m ; Vent 6 à 14 nœuds)

Figure 18 : Acquisition du 16/10/06 (Coefficient de marée 38 ; Houle d’1,1 m ; Vent 8 à 17 nœuds)

Figure 19 : Acquisition du 22/09/06 (Coefficient de marée 85 ; Houle 1,5 m ; Vent 10 à 17 nœuds)

5.3.3. Voie 3

Comme les autres voies, on observe la présence d’échos de bancs de poissons dans la colonne d’eau durant le jour et des échos de cibles isolées la nuit (Figures 20 et 21).

La voie 3, qui balaye la colonne d’eau en direction de la surface, est sensible aux variations de la marée comme en témoigne la figure 19 avec un coefficient de marée de 115 mais également aux mauvaises conditions météorologiques (Figures 22 et 23).



Figure 20 : Acquisition du 08/08/06 (Coefficient de marée 79 ; Houle 1,1 m ; Vent 8 à 12 nœuds).

Figure 21 : Acquisition du 09/09/06 (Coefficient de marée 115 ; Houle 0,5 m ; Vent faible).

Figure 22 : Acquisition du 25/08/06 (Coefficient de marée 85 ; Houle 1,1 à 2 m ; Vent 12 à 20 nœuds).

Figure 23 : Acquisition du 16/09/06 (Coefficient de marée 31 ; Houle > 3 m ; Vent 20 à 28 nœuds).



5.4. Analyse des données

5.4.1. Évolution sur la période d’acquisition

Après validation des données, on peut alors visualiser l’évolution du paramètre sA total par séquence d’acquisition sur toute la période (Figures 24 à 27).

Voie 1

0

100000

200000

300000

400000

500000

600000

700000

800000

12/0

6/2

006

02/0

7/2

006

22/0

7/2

006

11/0

8/2

006

31/0

8/2

006

20/0

9/2

006

10/1

0/2

006

30/1

0/2

006

19/1

1/2

006

sA to

t m².n

mi-²

Figure 24 : Densité acoustique totale des 25 couches par séquence d’acquisition de la voie 1.

0

200 000

400 000

600 000

800 000

1 000 000

1 200 000

1 400 000

12/0

6/20

06

02/0

7/20

06

22/0

7/20

06

11/0

8/20

06

31/0

8/20

06

20/0

9/20

06

10/1

0/20

06

30/1

0/20

06

19/1

1/20

06

Voie 2

s A to

t m².n

mi

- ²




Voie 3

0

100 000

200 000

300 000

400 000

500 000

600 000

12/0

6/20

06

22/0

6/20

06

02/0

7/20

06

12/0

7/20

06

22/0

7/20

06

01/0

8/20

06

11/0

8/20

06

21/0

8/20

06

31/0

8/20

06

10/0

9/20

06

20/0

9/20

06

30/0

9/20

06

10/1

0/20

06

20/1

0/20

06

30/1

0/20

06

09/1

1/20

06

19/1

1/20

06

s A to

t m².

nmi

-2


Voie 3

0

20 000

40 000

60 000

80 000

100 000

120 000

140 000

160 000

180 000

200 000

12/0

6/20

06

22/0

6/20

06

02/0

7/20

06

12/0

7/20

06

22/0

7/20

06

01/0

8/20

06

11/0

8/20

06

21/0

8/20

06

31/0

8/20

06

10/0

9/20

06

20/0

9/20

06

30/0

9/20

06

10/1

0/20

06

20/1

0/20

06

30/1

0/20

06

09/1

1/20

06

19/1

1/20

06

s A to

t m².n

mi

-2

Figure 27 : Zoom des densités sA de la voie 3 sur l’échelle 0 à 200 000 m².nmi-2.



Sur les 3 voies, les densités importantes sont observées entre juin et août avec une nette diminution à partir de la mi-septembre (Figures 24 à 27). Sur la voie 2, qui balaye le centre du récif, les densités sont plus élevées avec des valeurs maximales supérieures à 800 000 m².nmi- 2. Sur la voie 1, les densités acoustiques sont du même ordre de grandeur. Sur la voie 3, qui balaye la colonne d’eau, les densités sont plus faibles (< 100 000 m².nmi-2).

Figure 28 : Séquence du 09/07/06 16 :26 TU sur la voie 1

Figure 29 : Séquence du 12/09/06 09 :34 TU+2 sur la voie 2

Figure 30 : Séquence du 31/07/06 12 :38 TU+2 sur la voie 3.



5.4.2. Evolution journalière

Les acquisitions étant programmées toutes les 3 heures, elles sont réparties selon les 4 phases de la journée : Aube, Jour, Crépuscule et Nuit en se référant à un calendrier solaire pour Bayonne (lever et coucher standard) sur le site Ephemeride.com (Annexe 4).

La répartition des acquisitions selon les phases n’est pas égale (Tableau 9). Elles sont réalisées en majorité de jour et de nuit (53 % et 39 %) contre seulement 5% à l’aube et 3% au crépuscule.

Tableau 9 : Répartition des acquisitions selon les périodes de la journée.

Nombre d'acquisitions Distribution (%)

Aube 59 5

Jour 589 53

Crépuscule 30 3

Nuit 429 39

Total 1107 100

T1

0

20 000

40 000

60 000

80 000

100 000

120 000

140 000

160 000

A J C N

s A m

oye

n_1

50 m

(m

².nm

i-2)

(a)

T2

0

20 000

40 000

60 000

80 000

100 000

120 000

140 000

A J C N

s A m

oye

n_1

50 m

(m

².nm

i-2)

(b)

T3

0

2 000

4 000

6 000

8 000

10 000

12 000

A J C N

s A m

oyen

m².

nmi

-2

(c)

Figure 31 : Distribution du sA total (moyenne +/- 2*erreur type) par période (A : Aube ; J : Jour ; C : Crépuscule ; N :Nuit) (a) T1 : sA total sur 15 couches ; (b) : T2 : sA total sur 15 couches ; (c) : T3 : sA total sur 10 couches



La distribution du sA total des 15 premières couches, soit 150 m de portée pour les transducteurs T1 et T2, montre des densités acoustiques importantes à l’aube particulièrement sur le T1. De jour, les densités sont équivalentes sur les 2 transducteurs. Elles diminuent fortement au crépuscule et durant la nuit. Pour le transducteur 1, les différences sont significatives à l’exception des valeurs sA entre le jour et le crépuscule (Test Mann Whitney 5%, p > 0,05). Pour le transducteur 2, il n’y a pas de différence significative entre l’aube et le jour (Test Mann Whitney 5%, p > 0,05). Les différences sont significatives entre les autres périodes. Pour le transducteur 3, il n’y a pas de différence entre les 4 périodes de la journée (Test Mann Whitney 5%, p > 0,05).

5.4.3. Résultats de l’analyse statistique

5.4.3.1. Résultats de l’ACP

L’ACP est une méthode de recherche de nouvelles variables qui synthétisent les variables initiales (Kaouani & al., 2007). Ainsi, la première composante principale est liée positivement à chacune des variables et représente le « niveau » d’intensité des densités acoustiques. La seconde composante principale représente une opposition entre les couches proches du sondeur (couches 1 à 5 balayant le fond), les couches plus ou moins proches (couches 6 à 10 correspondant à des distances de 50 à 100 m du sondeur), les couches 11 à 13 éloignés du sondeur et les couches 14 à 15 (correspondant à des distance de 130 à 150 m du sondeur englobant la surface). Plus on s’éloigne du sondeur et plus la surface insonifiée devient importante.

Voie 1

L’interprétation de l’ACP n’a été réalisée que sur 3 axes qui représentent 55 % de l’information. En observant l’espace des variables selon les axes 1 et 2, on constate que les couches 10 à 12 sont corrélées (Figure 32 (a)). Les couches 4 à 7 sont regroupées selon l’axe 2 et sont perpendiculaires aux couches 13 à 14. Ceci indique qu’elles sont très peu liées aux couches 13-14. Si l’on observe le cercle de corrélation 1-3 (Figure 34 (a)) on remarque que les couches 9 et 10 sont séparées et perpendiculaires aux couches 14-15.

L’étude des plans 1-2 et 1-3 permet la distinction de plusieurs groupes (Figures 32 et 34). On constate que les mois de juillet et octobre constituent des groupes à part, à droite et à gauche du graphique. Le mois de juillet (semaine 27 à 30) est caractérisé par des densités acoustiques particulièrement élevées dans les couches 9 à 14 à l’aube et au crépuscule. Durant le jour, ce sont les couches 4 à 7 qui présentent les plus fortes densités pour les semaines 27 et 29 du mois de juillet (Figures 32 et 34). A contrario, le mois d’octobre, qui se trouve à l’opposé du mois de juillet, est caractérisé par les plus faibles densités, surtout la nuit. Il en est



de même pour la fin septembre (semaines 38 et 39). L’axe 2 dans le plan 1-2 ou 2-3 isole également la semaine 26 du mois de juin caractérisée par de très faibles densités durant la nuit et le crépuscule.

Dans les plans 1-3 et 2-3, le mois d’août (semaines 31 à 34) se détache également. Il est caractérisé par de fortes densités dans les couches de surface (couches 14 et 15) au crépuscule et dans les couches 9 et 10 à l’aube (Figures 34 et annexe 5).

(a)

(b)

(c)

(d)

Figure 32 : Cercle de corrélation (a) et représentation des individus (centre de gravité) dans le plan 1-2 selon : (b) les mois ; (c) les semaines et (d) le Jour (J), la Nuit (N), l’Aube (A) ou le Crépuscule (C).



Juillet semaine 26 : 02/07/06 séquences 3 et 4

(07h26 et 10h26 TU)


(13h26 et 16h26 TU)


(07h26 et 10h26 TU)


(13h26 et 16h26 TU)

Figure 33 : Densités élevées dans les couches 4 à 7 durant le jour.



(a)

(b)

(c)

(d) Figure 34 : Cercle de corrélation (a) et représentation des individus (centre de gravité) dans le plan 1-3 selon : (b) le

Mois ; (c) les semaines et (d) le jour (J), la Nuit (N), l’Aube (A) ou le Crépuscule (C).

Voie 2

Les couches 10 à 12 englobent le récif central.

Les 3 premiers axes représentent 54 % de l’inertie. L’axe 2 est bien expliqué par la couche 3 du côté positif et par les couches 12 à 14 du côté négatif (Figure 35 (a)). Dans le plan 1-2, l’axe 1 discrimine les densités fortes et les densités faibles. Les densités supérieures à la moyenne sont observées au mois de juin (semaine 26), de juillet (semaines 28 et 29) et d’août (semaines 32, 33 et 34) à l’aube et durant le jour dans les couches 6 à 14 (Figure 35 (b), (c), (d)). A l’opposé, on retrouve les mois d’octobre et novembre qui présentent les densités les plus faibles, surtout la nuit.



(a)

(b)

(c)

(d)

Figure 35 : Cercle de corrélation (a) et représentation des individus (centre de gravité) dans le plan 1-2 selon : (b) les mois ; (c) les semaines et (d) le Jour (J), la Nuit (N), l’Aube (A) ou le Crépuscule (C).

L’axe 2 permet de voir une opposition entre la couche 3 et les couches 12 à 14. Ainsi, on constate que les semaines 28 (du 10 au 16 juillet) et 33 (du 14 au 20 août) sont caractérisées par des densités élevées dans la couche 3 le jour. Les semaines 26 (du 26 juin au 2 juillet) et 32 (du 7 au 13 août) présentent des densités fortes dans les couches 12 à 14 au crépuscule.




(07h31 et 10h31 TU)

Août semaine 33 : 16/08/06 séquences 5 et 6

(10h33 TU et 13h33 TU)

Octobre semaine 41 : 14/10/06 séquences 3 et 4

(04h35 TU et 07h35 TU)

Octobre semaine 42 : 17/10/06 séquences 5 et 6

(10h33 TU et 13h33 TU)

Figure 36 : Densités élevées à l’aube et durant le jour dans les couches 6 à 14.

Dans le plan 1-3 (annexe 5), l’axe 3 est bien expliqué par les couches 8, 9 et 10 caractérisées par la variable « Aube » sur l’axe négatif et par la semaine 28 sur l’axe positif.

Voie 3

Les 3 premiers axes factoriels représentent 75 % de l’information.

L’axe 1 fait ressortir l’importance de 7 couches fortement corrélées : les couches 1, 3, 4, 5, 6, 7 et 8. Dans les plans factoriels 1-2 ou 1-3, le mois de juin en particulier la semaine 26 (du 26/06 au 02/07) est bien représenté sur l’axe 1. Ce qui signifie que pour cette semaine les densités les plus fortes sont observées dans les couches 1 et 3 à 8 le jour (Figure 37). La semaine 31 (du 31/07 au 06/08) présente également des densités acoustiques élevées durant la séquence d’acquisition n°5 (12h38 TU). A l’opposé, du côté négatif, on retrouve le mois d’octobre avec des faibles densités, surtout la nuit.

L’axe 2 est représenté par les couches 2 et 3 du côté positif (cercle de corrélation 1-2 ou 2-3). Ces couches sont perpendiculaires à la couche 9 indiquant qu’elles sont très peu corrélées avec cette dernière. L’étude des plans factoriels permet la distinction de plusieurs groupes. Sur l’axe 2, les semaines 26 (juin), 28 (juillet), 32



(août) et 36 (septembre) sont isolées avec des densités plus ou moins importantes dans les couches 2 et 3 (Figure 38 et annexe 5).

A l’opposé (du côté négatif), on retrouve les semaines 37, 38 (septembre), 40, 41 à 43 (octobre) avec des densités très faibles.

L’axe 3 est caractérisé par la couche 10 et dans une moindre mesure par la couche 9 (cercle corrélation 1-3 ou 2-3 en annexe 5). Sur les plans factoriels, en particulier sur l’axe 3 (du côté positif), les semaines 43 et 44 (fin octobre – début novembre) sont bien représentées. Elles présentent des densités élevées dans les couches 9 et 10 (couches de surface). Du côté négatif, on retrouve la semaine 36 (du 04/09 au 10/09) caractérisées par de faibles densités dans les couches de surface.

Juin semaine 26 : 26/06/06 séquence 6 (16h36 TU)

Juillet semaine 28 : 12/07/06 séquence 3 (07h37

TU)

Figure 37 : Densités élevées durant le jour dans les couches 1 et 3 à 8.



(a)

(b)

(c)

(d) Figure 38 : Cercle de corrélation (a) et représentation des individus (centre de gravité) dans le plan 1-2 selon : (b) les

mois ; (c) les semaines et (d) le Jour (J), la Nuit (N), l’Aube (A) ou le Crépuscule (C).

5.4.3.2. Comparaison des couches

Lorsque l’on regarde la répartition des densités acoustiques par couche enregistrées par le transducteur 1 (Figure 39), on observe qu’elles sont plus importantes aux abords de l’obstacle situé dans la couche 7 (couches 4 à 6 et 8 à 10) et dans la couche 1 aux abords de la station fixe. La couche 7 présente une valeur acoustique plus faible car elle a été corrigée de l’écho fixe provoqué par l’obstacle situé dans cette couche.

Les couches 2 et 3 présentent des densités plus faibles ainsi que les couches éloignées de l’obstacle (couches 11 à 15).



T1

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

10000

Cs1 Cs2 Cs3 Cs4 Cs5 Cs6 Cs7 Cs8 Cs9Cs1

0Cs1

1Cs1

2Cs1

3Cs1

4Cs1

5

couche

s A m

².n

mi²

écho fixe de l'obstacle

Figure 39 : Densités acoustiques moyennes par couche issues du transducteur 1.

On retrouve les mêmes résultats sur le transducteur 2 qui balaye le récif central (Figure 40). Les densités les plus fortes sont situées dans la couche 1 avoisinante de la station acoustique avec une nette diminution ensuite dans les couches 2 à 7. Les densités acoustiques sont de nouveau importantes à l’intérieur du récif (couches 8 à 12 correspondants à des distances comprises entre 71 et 120 m du transducteur). La couche 11 présente une valeur acoustique plus faible car elle a été corrigée de l’écho fixe engendré par les buses de béton situées dans cette couche.

T2

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

Cs1 Cs2 Cs3 Cs4 Cs5 Cs6 Cs7 Cs8 Cs9Cs1

0Cs1

1Cs1

2Cs1

3Cs1

4Cs1

5

s A m

².nm

i-2

écho fixe de l'amas central

Figure 40 : Densités acoustiques moyennes par couche issues du transducteur 2.

Une comparaison entre les densités acoustiques du transducteur 1 et celles du transducteur 2 a été effectuée pour chaque couche par un test de kruskall Wallis. Les résultats montrent une différence significative entre transducteur pour chaque couche (p<0,05) à l’exception des couches 8 et 9 (p = 0,368 et p = 0,418).



5.5. Analyse sommaire des indices de réflexion acou stique

L’estimation des indices de rétro-diffusion des cibles, représentés par le terme TS (Target Strength : Index de réflexion acoustique) est essentiel pour convertir les densités relatives (moyennes des énergies reçues au niveau du sondeur) en densités absolues exprimées en poids ou en nombre d’individus par unité de volume (Lévénez & al., 2006).

L’analyse TS a été effectuée sur les données de nuit de la voie 3 pour la période comprise entre le 1er juillet et le 31 juillet 2006. Les paramètres de l’analyse « Fish tracking » sont les suivants :

Nombre de détections successives minimales pour accepter ou pas le fait que la cible soit un poisson (Min number to track) : 10 pings

Nombre de tirs sans écho entre 2 détections successives du même poisson (Max missing per track) : 1 ping

Distance verticale entre 2 pings de la même cible : 30 cm.

Le paramètre « Tracks persistence » est fixé à 600 pings.

Le seuil TS est fixé à –55 d B.

Le fichier de données, correspondant au mois de juillet sur les observations de nuit, est composé de 3476 « tracks » avec une valeur moyenne TSmax de –39,3 dB. Le nombre de ping enregistré par « track » varie de 3 à 137 avec une moyenne de 10 pings. La profondeur moyenne des cibles se situe à 12,3 m au dessus du transducteur.

Tableau 10 : Statistiques descriptives des intensités acoustiques TSmax des cibles.

Moyenne -39,3 Erreur-type 0,1 Médiane -39,5 Mode -40,9 Écart-type 4,9 Minimum -49,7 Maximum -15,9 Nombre d'échantillons 3476

Histogramme

050

100150200250300350400450500

-48,

5

-45,

5

-42,

5

-39,

5

-36,

5

-33,

5

-30,

5

-27,

5

-24,

5

-21,

5

ou p

lus.

..

Classe TS max

Fré

quen

ce

0%

20%

40%

60%

80%

100%

120%

Fréquence % cumulé Figure 41 : Répartition des classes des intensités acoustiques TSmax



cible traquée sur 137 pings à 14 m de distance le 08/07/06

à 22h39 TU

cible traquée sur 42 pings le située proche de la surface de

l’eau le 09/07/06 à 01h37 TU .

Figure 42 : Exemple d’analyse TS par Movies+ ®.

53


Conclusion

L’analyse en composantes principales des données acoustiques acquises pour la période du 20 juin au 5 novembre 2006 a permis de mettre évidence les points suivants :

• Pour la voie 1, qui balaye à l’extérieur du récif, les densités acoustiques les plus importantes sont observées fin juin et au mois de juillet dans les couches 9 à 14 (de 81 à 150 m de distance) à l’aube et au crépuscule et dans les couches 4 à 7 (de 31 à 71 m de distance) durant le jour. Les densités les plus faibles sont enregistrées durant le mois d’octobre ;

• Pour la voie 2, qui balaye le récif central situé à 110 m environ, les densités les plus élevées sont observées au mois de juin (semaine 26 : du 26/06 au 02/07), de juillet (semaine 28 et 29 : du 10/07 au 23/07) et au mois d’août (semaines 32 à 34 : du 07/08 au 27/08) à l’aube et durant le jour dans les couches 6 à 14 (de 51 à 141 m). La couche 3 (de 21 à 31 m) se distingue également sur certaines périodes avec des densités élevées durant le jour. Il en est de même avec les couches 12 à 14 qui présentent des densités fortes durant le crépuscule sur certaines acquisitions. A l’opposé, on retrouve les densités les plus faibles au mois d’octobre et début novembre ;

• Pour la voie 3, qui balaye le colonne d’eau sur la verticale, les densités les plus fortes sont observées durant le jour dans les couches 1 puis 3 à 8 pour les mois de juin et juillet. La couche 2 semble être isolée avec des densités moins importantes. Les densités les plus faibles sont enregistrées au mois de septembre et d’octobre.

Sur le récif de Soustons/Vieux-Boucau, les densités maximales sont observées de jour alors que la nuit, les densités sont minimales. Les observations sont concordantes avec d’autres études sur des récifs artificiels où l’on note d’importantes fluctuations du peuplement en terme d’abondance et d’espèces avec des densités minimales la nuit et maximales autour de midi (Sala & al., 2007 ; Axenrot & al., 2004). Le jour correspond à une forte activité des poissons (Santos & al., 2002). Les travaux réalisés par Thorne & al. (1989 ; 1990) à Costa Rica témoignent d’un rapide recrutement du récif le matin. A l’aube, des concentrations importantes sont déjà apparentes autour du récif. Des concentrations modérées sont aussi observées à l’extérieur du récif tôt le matin mais diminuent par la suite alors que les concentrations à l’intérieur du récif augmentent. Les études réalisées montrent que les récifs artificiels sont des écosystèmes ouverts avec de nombreux échanges avec le milieu environnant (Godoy & al., 2002).

Les données acoustiques confirment une réelle baisse de densités de poissons à partir de la mi-septembre. Durant toute la période d’acquisition de la station acoustique, aucune pêche expérimentale n’a pu être réalisée, ce qui ne permet pas de valider les échos. Toutefois, des pêches ont été effectuées sur le site les 16 et

54


17 novembre 2007 par l’Association Landes Récifs (ALR) et Océanide mettant en évidence des espèces fortement représentées comme le tacaud (Trisopterus luscus), le maigre (Argyrosomus regius), le griset (Spondylosoma cantharus), le merlu (Merluccius merluccius), le bar (Dicentrarchus labrax), la roussette (Scyliorhinus canicula) et le marbré (Lithognathus mormyrus) (Scourzic, 2007).

En terme de valeurs d’énergie représentées par le paramètre sA (m².nmi-2), les valeurs sont plus élevées sur la voie 2 par rapport à celles produites sur les voies 1 et 3. Il est difficile d’établir avec précision une aire d’influence du récif à partir des acquisitions de la voie 1. Toutefois, à partir des résultats de l’ACP sur la voie 1, on peut supposer qu’il y a une migration des densités vers les couches 9 à 14 (distances comprises entre 81 et 150 m) à l’aube et au crépuscule traduisant un éloignement des densités par rapport au récif et un rapprochement des densités dans les couches 4 à 7 (de 31 à 71 m de distance) durant le jour. Les études de Fabi & Sala (2002) sur un récif artificiel en mer Adriatique ont estimé l’aire d’influence du récif à 80 m de distance. La présence d’un obstacle entre 71 et 75 m non identifié (couche 7) semble attirer le poisson comme en témoigne les échogrammes ci-dessous. La répartition des densités acoustiques par couche (§5.4.3.2) montre d’ailleurs que le poisson est situé dans les couches voisines de cet obstacle (couches 4 à 6 et couches 8 à 9), sur un rayon de 20 m environ.

T1 : 31/08/06 16:28 TU

T1 : 08/09/06 10:28 TU 13:28 TU

Echogrammes de la voie 1 montrant l’influence de l’obstacle situé à 71 m sur les densités acoustiques de poissons.

55


T2 : 09/07/06 04 :31 TU T2 : 09/07/06 16 :31 TU

T2 : 09/09/06 16 :34 TU T2 : 31/08/06 13 :34 TU

Echogrammes de la voie 2 montrant l’aire d’influence du récif sur les densités de poissons.

Pour la voie 2, l’analyse descriptive fait ressortir 3 groupes de couches distinctes (cf figure 38) : les couches 2, 3, 4 corrélées entre elles (distances comprises entre 11 et 41 m), les couches 8, 9, 10 (distances comprises entre 71 et 101 m) et les couches 13, 14 et 15 (distances comprises entre 121 et 151 m). Lorsque l’on regarde les échogrammes ci-contre, on peut observer une répartition distincte des bancs dans les couches, à des distances variables du sondeur : un premier groupe d’échos proches de la station acoustique (jusqu’à 40 m de distance environ), un deuxième groupe d’échos localisé sur le récif central (entre 90 et 120 m de distance du transducteur) et un troisième groupe d’échos localisé à 150 m de distance. La répartition des densités acoustiques par couche (§5.4.3.2) montre que le poisson est surtout localisé dans la zone proche de la station acoustique et au niveau de l’amas central. Entre ces 2 zones, les densités diminuent fortement. Ces observations permettent de savoir comment le poisson exploite la zone récifal.

56


L’approche acoustique constitue un moyen d’observations en continu du comportement (journalier et/ou saisonnier). L’évaluation quantitative de la faune inféodée au récif par cette technique est possible à condition d’y associer un suivi qualitatif soit par des observations en plongée ou bien par un échantillonnage au moyen d’engins de pêche. Le fonctionnement de la station sur 5 mois seulement ne permet pas de décrire précisément l’évolution de l’abondance sur le récif. Cependant, on a pu observer une nette diminution de la quantité de poissons à partir de la mi-septembre.

Un certain nombre de problèmes a été relevé durant le traitement :

- sensibilité aux conditions météorologiques : les échos de poissons sont pollués par les échos engendrés par de forte houle et de vent ;

- instabilité du positionnement de la station acoustique (déplacement par forte tempête).

Le dépouillement des données est long car il nécessite une validation des échos d’origine biologique. Un traitement automatique des fichiers de données, en reliant les informations acoustiques aux conditions environnementales, est nécessaire. Le modèle ainsi construit permettrait d’éliminer les échos sous certaines conditions climatiques.

57


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