Quantifying the effects of sample size and species distribution on the precision and accuracy of abundance estimates from bottom-trawl surveys in the Gulf of Alaska

We assessed the effect of survey effort reduction on the accuracy and precision of estimates of abundance for 4 commercially or ecologically important species with differing distributions observed in a bottom-trawl survey conducted in the Gulf of Alaska. Simulations from a spatiotemporal generalized linear mixed model based on historical observations of catch densities were used to evaluate the statistical robustness, measured in terms of coefficient of variation, relative bias, and relative root mean square error, of the abundance estimates and their variances. These metrics were used to compare estimates between the traditional design-based estimator and the alternative estimator, based on a vector autoregressive spatiotemporal model, at 4 different sampling densities, representing 2 historical and 2 theoretical sampling effort levels on either side of the historical range. The recent reduction in the density of survey sampling from 820 to 550 stations had only a modest effect on the performance metrics for both estimators for arrowtooth flounder (Atheresthes stomias), Pacific cod (Gadus macrocephalus), and Pacific ocean perch (Sebastes alutus). However, the effect on the abundance estimates for sablefish (Anoplopoma fimbria) was substantial. We attribute this difference in results to the wider depth range utilized by sablefish, which preferentially occupy the relatively under-sampled deep strata (>500 m), and to the truncated survey area at the reduced sampling levels where the deepest strata (>700 m) have been eliminated.

Resumen
Se evaluó el efecto de reducir el esfuerzo de prospección sobre la exactitud y precisión de las estimaciones de abundancia de 4 especies comerciales o ecológicamente importantes con distribuciones diferentes observadas en una prospección de arrastre de fondo realizado en el Golfo de Alaska. Se utilizaron simulaciones de un modelo mixto lineal generalizado espaciotemporal con base en observaciones históricas de las densidades de capturas para evaluar la robustes estadística, medida en términos de coeficiente de variación, sesgo relativo y error cuadrático medio relativo, de las estimaciones de abundancia y sus varianzas. Estas métricas se utilizaron para comparar las estimaciones entre el estimador tradicional basado en el diseño y el estimador alternativo, basado en un modelo vectorial autorregresivo espaciotemporal, en 4 densidades de muestreo diferentes, que representan 2 niveles de esfuerzo de muestreo históricos y 2 teóricos a cada lado del intervalo histórico. La reciente reducción en la densidad de la prospecion de 820 a 550 estaciones sólo tuvo un efecto modesto en las medidas de rendimiento de ambos estimadores para el lenguado Aesthes stomias, el bacalao del Pacífico (Gadus macrocephalus) y la perca Sebastes alutus. Sin embargo, el efecto sobre las estimaciones de abundancia del bacalao negro (Anoplopoma fimbria) fue considerable. Atribuimos esta diferencia de resultados al mayor rango de profundidad utilizado por el bacalao negro, que ocupa preferentemente los estratos profundos relativamente poco muestreados (>500 m), y al área de estudio truncada en los niveles de muestreo reducidos, en los que se han eliminado los estratos más profundos (>700 m).