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被动声学遥测（PAT）研究中，范围测试常被忽视或仅在单季节开展，而季节等因素可能影响探测概率。本研究在刘易斯和克拉克湖开展三年测试，发现探测概率与距离、风速等负相关，春季更高，为优化声呐阵列设计提供依据。
在鱼类生态学研究中，被动声学遥测（Passive Acoustic Telemetry, PAT）是追踪鱼类活动的重要工具，其核心在于通过声呐发射器（Transmitter）和接收器（Receiver）的信号交互解析鱼类运动轨迹。然而，该技术的有效性高度依赖探测范围与概率的精准评估。当前，多数研究往往忽视 “范围测试”（Range Tests）的重要性 —— 即确定发射器能被接收器识别的距离，或仅在单一季节开展此类测试，却忽略了长期研究中季节变化、环境因子（如风速、水温、水流）对探测效果的潜在影响。这种局限性可能导致对鱼类分布、生存概率等关键参数的估算偏差，进而影响生态保护与渔业管理决策的科学性。
为填补这一研究空白，美国内布拉斯加大学林肯分校（University of Nebraska-Lincoln）与南达科他州、内布拉斯加州鱼类和公园管理委员会的研究团队，以密苏里河下游的刘易斯和克拉克湖（Lewis and Clark Lake）为研究场地，开展了为期三年（2022-2024 年）的系统性研究。该研究通过分析不同季节、环境变量与探测距离对声呐信号接收效率的影响，揭示了被动声学遥测在复杂水体环境中的作用机制，相关成果发表于《Animal Biotelemetry》。
研究团队采用 Innovasea V13 型 69-kHz 声呐发射器与 VR2tx 被动接收器，在湖泊不同区域设置 50-800 米的梯度距离间隔，每月（3-9 月）开展定点测试。通过同步记录风速、水温、水流流量（通过 Fort Randall 大坝的 inflow）、标签深度（Tag Depth）等环境数据，并结合 R 语言 “actel” 包进行统计分析，探究各因子与探测概率（Detection Probability，单位时间内检测次数 / 预期次数）的相关性。
研究结果
距离与探测概率的负相关关系
通过线性回归分析发现，探测概率随发射器与接收器距离的增加呈显著下降趋势：50 米时平均探测概率为 0.60，800 米时仅为 0.11（r2=0.90, p<0.01）。这表明距离是影响探测效果的核心因子，验证了 “距离越远，信号衰减越显著” 的声学原理。
季节与环境因子的调制作用
春季（3-5 月）探测概率（0.43）显著高于夏季（0.31）和秋季（0.27），可能与春季水体扰动较少、生物活动较低有关。此外，风速（Wind Speed）与流量（Inflow）的增加会导致背景噪声升高，进而降低探测概率（风速每增加 1 km/h，概率下降 1.12%；流量与概率呈负相关，r2=0.07）。标签深度的影响则表现为：当深度超过 8 米时，远距（>400 米）探测概率显著降低，可能与声波在深水中的反射与散射增强有关。
空间异质性与人类活动干扰
河流公里数（River Kilometer）反映的栖息地差异显示，靠近 Fort Randall 大坝的河流型区域因水流湍急、地形复杂，探测概率较低；而湖泊型区域因水流平缓，探测效果更佳。此外，800 米范围内的船只活动会导致探测概率下降约 15%（p<0.01），突显了人类活动对声学信号的干扰效应。
结论与意义
本研究首次在大型淡水河流系统中，量化了季节、流量等多因子对被动声学遥测探测概率的长期影响，证实了环境变量与设备性能的交互作用。研究结果表明，传统依赖设备理论参数的阵列设计存在局限性，实际应用中需纳入风速、水深、季节等 “真实环境成本”。例如，刘易斯和克拉克湖的接收器阵列经优化后，将设备部署于近岸避风区，使平均阵列效率（Array Efficiency）提升至 75%。这一发现为全球类似水体的声学遥测研究提供了方法论参考，尤其对长期监测鱼类迁徙、评估水利工程生态影响等具有重要指导意义。未来研究可进一步拓展至三维探测范围建模，以更全面解析水体环境中的声波传播规律。
