西南大西洋阿根廷滑柔鱼中心渔场预报的实现及验证

提高渔情预报技术是渔场学的重要研究内容,地理信息系统等高新技术在渔情预报中的应用日益增多。本文根据我国在西南大西洋海域生产的鱿钓统计数据,结合海洋环境因子,利用栖息地指数方法构建了西南大西洋阿根廷滑柔鱼中心渔场预报模型,自主研发了软件预报系统。同时,利用实时的表温、叶绿素和海面高度距平值等海洋环境因子,对2009年生产作业情况进行了验证。分析认为,实际作业渔场基本上都分布在栖息地指数为0.5以上的海域,1-4月份中心渔场预报准确率为57%～74%,平均准确率为68.29%。研究认为,栖息地指数模型可较为准确地用来预测阿根廷滑柔鱼中心渔场,同时依靠地理信息系统等技术实现了中心渔场预报的智能化。研究亮点:利用栖息地指数方法构建了基于表温、叶绿素和海面高度距平均值的阿根廷滑柔鱼中心渔场预报模型,并自主研发了软件预报系统。根据2009年1-4月实时的海洋环境和生产实际情况,对中心渔场进行了验证比较,其预报平均准确率达到68.29%。     

西南大西洋阿根廷滑柔鱼中心渔场预报的实现及验证

提高渔情预报技术是渔场学的重要研究内容,地理信息系统等高新技术在渔情预报中的应用日益增多。本文根据我国在西南大西洋海域生产的鱿钓统计数据,结合海洋环境因子,利用栖息地指数方法构建了西南大西洋阿根廷滑柔鱼中心渔场预报模型,自主研发了软件预报系统。同时,利用实时的表温、叶绿素和海面高度距平值等海洋环境因子,对2009年生产作业情况进行了验证。分析认为,实际作业渔场基本上都分布在栖息地指数为0.5以上的海域,1－4月份中心渔场预报准确率为57%~74%,平均准确率为68.29%。研究认为,栖息地指数模型可较为准确地用来预测阿根廷滑柔鱼中心渔场,同时依靠地理信息系统等技术实现了中心渔场预报的智能化。     

基于双模态深度学习模型的渔场渔情预报

为解决传统渔场渔情预测方法在处理高维复杂海洋数据时存在人工干预较多、拟合困难、精度不高的问题,提出了一种基于双模态深度学习的渔场渔情预测方法.首先,该方法将不同海洋环境因子在5° ×5°渔业作业区域范围内按照空间相对位置映射为三维矩阵.然后,分别使用卷积神经网络模型(CNN)和深度神经网络模型(DNN)对海洋环境因子和时空因子2种异构数据进行特征提取.最后,将基于时空信息的深度神经网络模型与卷积结构进行特征融合,再将融合后的特征经过全连接层进行分类.试验结果表明,双模态深度学习模型对南太平洋长鳍金枪鱼中心渔场的渔场渔情预报率达到了89.8％,较其他渔场渔情预报模型精度提高10％～30％.同时由于该模型使用卷积神经网络,可以对任意空间分辨率的海洋环境因子进行特征提取,省去了手动匹配不同空间分辨率的过程,减少了人工干预,对南太平洋长鳍金枪鱼的渔业作业与渔场渔情预报有极高的指导意义.     

基于近实时海洋遥感数据的渔场预报系统设计与实现

针对国内渔业企业对于渔场预报系统的需要,设计和开发基于近实时海洋遥感数据的渔场预报系统。系统分为陆地数据服务和渔情预报软件两个模块,其中:陆地服务模块负责收集全球近实时海洋环境数据,并提供环境数据下载服务;渔情预报软件可以从陆地服务器下载海洋环境数据,并通过这些数据,使用栖息地适应性指数模型进行渔场预报,为渔业企业和作业渔船的捕捞决策提供辅助。两个模块之间以国际海事卫星船队宽带系统作为数据传输手段。前期的远洋渔船应用试验表明,该系统能稳定下载海洋环境数据并实现渔场预报,预报结果作为捕捞决策的重要辅助信息,可为渔业生产者选择作业地点提供很好的参考。     

2005—2016年中国东海鲐鱼渔场的时空分布及与海表面温度的关联

鲐鱼(Scomber japonicus)是中上层经济鱼类,也是我国近海重要的捕捞对象,其资源分布受不同尺度气候和海洋环境变化的显著影响。本文根据2005-2016年7-9月中国远洋渔业数据中心提供的我国东海鲐鱼捕捞数据,结合关键因子海表面温度(sea surface temperature,SST),计算各年鲐鱼渔场经纬度重心,量化鲐鱼渔场重心的时空变化。进一步分析了捕捞努力量在经度、纬度以及SST上的分布规律,并基于聚类法筛选出代表年份评估异常气候事件对鲐鱼渔场内SST及渔场重心时空分布的影响。研究结果显示,鲐鱼渔场重心具有显著的年际和月间变化,7-9月渔场逐渐向东北方向移动,且主要分布在SST为25~28°C范围内。聚类分析将各月份渔场重心分为四类,其中2007和2015年渔场分布具有显著差异。此外,鲐鱼渔场内SST与尼诺指数具有显著的正相关关系,且代表年份2007和2015年分别对应拉尼娜事件和厄尔尼诺事件,当拉尼娜事件发生时,渔场内SST上升,渔场重心逐渐北移;而厄尔尼诺事件发生时,渔场内SST下降,渔场重心主要分布在南部海域。研究表明,中国东海鲐鱼渔场时空分布受到厄尔尼诺和拉尼娜调控的海表温度变化的显著影响。     

浙江深水灯光围网产量的时空分布

根据浙江省海洋水产研究所的监测资料和浙江省沿海各县、市的渔业统计资料,对2008年度浙江深水灯光围网产量的时空分布进行了研究与分析。结果表明：2008年浙江深水灯光围网的产量主要分布于27°~29°N、123°~127°E之间海域;作业渔场主要为浙南渔场与浙北外海渔场,其中又以浙南渔场为主;渔期主要为夏、秋、冬三季,其中秋季占全年总渔获量的近50%;各季各渔场的产量重心有所变动,其中,浙北外海渔场与浙南渔场的产量重心在纬度方向上呈逐季向北推移的趋势。建议对浙江深水灯光围网的船组数量进行适当控制,并对2009年开始施行的东海区围网休渔期进行适当调整,以促进浙江省围网渔业的可持续发展及鲐鲹鱼资源的可持续利用。     

秘鲁外海茎柔鱼产量分布及其与表温关系的初步研究

根据2004年1-12月我国鱿钓船在东南太平洋海域茎柔鱼的生产统计和表温数据,按经纬度1°×1°的格式利用Marine Exlporer4.0软件,对其各月产量、平均日产量的分布以及与表温的关系进行分析。结果表明,1-7月产量主要集中在14°~17°S、80°~84°W海域,8-9月在9°~11°S、81°~83°W海域,12月在14°S以南海域。由此判断,作业渔场随月份进行西北-东南方向移动。全年都有较高的平均日产量,主渔汛为5-12月。作业渔场的适宜表温为18~22℃、24~25℃,其结果经过K-S检验。但适宜表温随季节发生变化。     

西南大西洋阿根廷滑柔鱼产量分布与表温关系的初步研究

根据2003年1~5月中国鱿钓船在西南大西洋捕捞生产阿根廷滑柔鱼Illex argentinus的统计数据和表温资料,对其各月产量、平均日产量的分布以及与表温的关系进行分析。结果表明,作业渔场集中在45°S、60°W附近海域,各月产量和平均日产量有较大波动,主渔汛期在1~4月间。作业渔场的适宜表温为8~13℃,并经过K-S检验。1~5月随着时间的推移,适宜表温有下降的趋势。研究表明,作业渔场主要分布在福克兰寒流与巴西暧流交汇处,并靠近福克兰寒流的西部一侧。     

2005年西北太平洋公海秋刀鱼渔场分布及其与表温之间的关系

根据2005年7月中旬砷月下旬西北太平洋公海秋力鱼生产调查资料及其表温度数据，按周及经纬度10×1°时空分辨率，利用GIS（渔业地理信息系统）软件Marine Explorer4．0和数理统计方法对西北太平洋公海秋刀鱼作业渔场分布及其与表温的关系进行了初步分析。结果表明，各周作业渔场的分布变化较大，且呈西南向东北变化的趋势。作业渔场分布在表温为11～15℃的海域，最造作业表温为12-13℃。调查期间各个温度组作业CPUE（单位捕捞努力量渔获量）不存在显著性差异。     

海表水温和拉尼娜事件对东海鲐鱼资源时空变动的影响

根据浙江近海鲐鱼生产统计数据和东海北部即日本五岛西部、济州岛西南部等海域鲐鱼资源量数据,以及海表水温、Niňo 3.4指数,利用相关分析法,分析了海洋环境对东海鲐鱼资源影响的异同性。结果表明：东海海表水温与浙江近海鲐鱼CPUE呈正相关关系（P<0.05）,而与东海北部鲐鱼资源量呈负相关关系（P<0.05）;利用当年1至3月Niňo 3.4区表温距平值的平均值能粗略反映鲐鱼资源的丰歉情况,当平均温度距平为正时,资源量一般较好;当平均温度距平为负时则资源量较差的可能性较大。海表水温变化会对鲐鱼洄游路线产生影响,引起鲐鱼资源不均匀分布,使鲐鱼资源量与海表水温呈不同关系;拉尼娜事件对东海不同海域鲐鱼资源均产生不利影响,但其原因有待进一步研究;据此,建议对东海鲐鱼资源进行评估应考虑其资源量分布时空动态的特点。     

东黄海鲐鱼渔业资源租金初探

资源租金是自然资源价值的表现形式,合理收取资源租金既可促进渔业资源的可持续利用,同时也为渔业资源再生产提供必要的资本。以生物经济模型为基础,以最大可持续产量（maximum sustainable yield,MSY）处所获得的资源租金作为参考,估算2008年东黄海鲐鱼渔业资源租金状况。研究认为,2008年东黄海鲐鱼资源的全部价值为373.03百万元,其所捕捞的渔获价值为179.70百万元, MSY时的资源价值为157.89百万元。同时,随着鲐鱼的繁殖生长,平均每年渔获可增加的经济价值为13.81百万元,渔业净利润为9.81百万元。以2008年中日韩3国近海鲐鱼的生产数据和经济数据为基准,累计5年的产量和利润分别为144.63万吨和4.04亿元,累计10年的产量和利润分别为309.5万吨和12.67亿元,累计20年的利润636.87万吨和30.44亿元。针对上述情况,建议对我国近海渔业资源管理实行改革,通过收取资源租金的形式来降低捕捞强度,这不仅可以确保近海渔业资源的可持续利用,同时也体现了资源所有者的权益,研究结果对促进我国近海渔业可持续发展具有重要的借鉴意义。     

利用贝叶斯动态产量模型评估东、黄海日本鲭资源状况

分布于东、黄海的日本鲭(Scomber japonicus)为我国主要经济鱼种之一,其资源现状和开发潜力日益受到重视。加强东、黄海日本鲭的资源评估研究是其科学管理与可持续利用的前提与基础。为此,本文基于1979—2019年中国福建、浙江、上海、江苏、山东、河北、天津及辽宁6省2市与日本、韩国的日本鲭捕捞产量以及相关文献的资源丰度指数数据,利用贝叶斯动态产量模型对日本鲭进行了资源评估。结果表明：由于r与K存在显著负相关关系,r的先验分布影响模型的参数估计,给出合理的r先验有利于提高模型评估的质量;渔获量数据观测误差精度对模型参数估计及资源状态的判断具有重要影响;东、黄海日本鲭种群结构的划分仍存在争议,目前无法按种群分别进行资源评估,若按数据统计单元对日本鲭进行资源评估将不利于日本鲭资源的可持续利用;日本鲭有较大概率(大于60%)被过度捕捞,总可捕捞量(Total Allowable Catch,TAC)低于4.82×105 t时,10年后其未被过度捕捞的概率大于60%。基于当前东、黄海日本鲭种群划分存在争议的现状及相应数据收集存在的困难,本文建议将东、黄海日本鲭作为同一个种群处理,以满足渔业资源评估模型的基本假设、提高该渔业资源的评估质量。而将渔获量控制在4.82×105 t以下则有利于该渔业资源的可持续利用。     

南沙海域鸢乌贼渔场与海洋环境因子的关系

根据2013年在南沙海域4个航次的声学走航调查数据,以鸢乌贼的资源生物量为渔场指标,结合遥感获得的海表温度(sea surface temperature,SST)、海面高度(sea surface height, SSH)、海表盐度(sea surface salinity,SSS)和叶绿素a浓度(chlorophyll-a concentration,Chl.a)等海洋环境数据,采用广义可加模型(generalized additive models,GAM)建立渔场与海洋环境因子之间关系模型。研究表明:南沙海域鸢乌贼渔场分布有明显季节差异,春季主要集中于南沙西南部和越南东部海域,夏季和秋季主要分布于南沙南部海域,冬季主要分布于南沙中南部海域;各环境因子中SSH与SSS对渔场有显著影响,SST和Chl.a影响不显著;影响渔场的主要因子有SSH、SSS、经度(LON)和纬度(LAT),并依据赤池信息准则(akaike information criterion,AIC)建立渔场与影响因子的最优关系模型,模型的总偏差解释率为54.7%,进入最优模型的4个因子中,纬度对模型的影响最大;南海鸢乌贼渔场的形成除地理位置影响外,与海流洋流影响关系密切。     

基于栖息地指数模型的毛里塔尼亚头足类底拖网渔场研究

毛里塔尼亚专属经济区是我国西非过洋性渔业底拖网渔船的主要作业海域之一。本研究根据2010—2015年上海某远洋渔业公司的底拖网渔船生产数据,结合卫星遥感获得的表温和海面高度等数据,利用栖息地指数方法,采用几何平均模型和算术平均模型对毛里塔尼亚底拖网渔场进行了比较研究。结果显示,毛里塔尼亚海域底拖网作业的时间为1—4月和7—12月。各月基于表温、海面高度距平值和海底水深的适应性指数表明渔场的适宜海洋环境范围有差异。AMM模型中,HSI大于0.6的作业网次比例为76.10%,作业产量比例为78.66%,平均网次产量随着HSI的增加逐渐增大,从HSI为0~0.2时的29.37 kg/网次,增加到HSI为0.8~1.0时的47.20 kg/网次;GMM模型中,作业网次所占比例只有66.71%,作业产量比例为71.18%,平均网次产量随HIS的增加没有呈现合理的规律。本研究认为AMM模型更加适合于毛里塔尼亚底拖网渔场的预报。     

基于Pella-Tomlinson生物经济模型的东、黄海鲐资源开发策略

根据1998—2015年中国鲐灯光围网生产的统计数据、日本西海区水产研究所的评估结果和相关经济数据,基于Pella-Tomlinson模型推算东、黄海鲐的最大可持续产量(maximum sustainable yield,MSY)、生物经济平衡点(bioeconomic equilibrium,BE)和最大经济产量(maximum economic yield,MEY)以及相应的捕捞努力量。考虑不同的管理目标,对f_(MSY)、f_(BE)和f_(MEY)取不同权重,设计出10种不同的捕捞计划,比较在不同捕捞方式下鲐5年、10年和20年的生物效益、经济效益和社会效益。研究发现:东、黄海鲐的资源丰度逐年下降;加强捕捞努力量的投入会对经济效益、产量和资源量造成严重的影响;权衡生物、经济和社会目标,确定策略10为最适捕捞策略,即f_(MSY)、f_(BE)和f_(MEY)的权重取值分别为0.25、0.25和0.50,此策略下5年内累计的利润和产量分别为30.19亿元和132.02万t,5年后的资源量为86.73万t。     

智利竹筴鱼渔场海表温度及叶绿素浓度分布特征

根据2015年3月~7月大型拖网加工船"开富号"在智利外海东部智利竹筴鱼渔场(38°~47°S、78°~93°W)得到的生产调查数据及通过NOAA卫星遥感获取的海洋环境数据(海表温度、叶绿素浓度),对该海域调查期间的竹筴鱼资源与海表温度(SST)及叶绿素浓度分布特征进行初步分析。结果显示:(1)整个调查期间平均日产量为146.33 t,其中以4月份最高,3月份最低;(2)平均CPUE为10.49 t/h,其中以7月份最高,3月份最低;(3)随着季节从秋季进入冬季,智利竹筴鱼渔场总体从南向北移动,秋季(3~5月初)的渔场由东向西移动,而冬季(5月末~7月)的渔场则突然向东转移;(4)智利竹筴鱼渔场主要分布在SST为10~18℃的海域,其中又以13~14℃的渔获率较高;(5)智利竹筴鱼渔场主要分布在叶绿素浓度为0.12~0.26 mg/m~3的海域,其中又以0.14~0.18 mg/m~3的渔获率较高;(6)随着秋冬交汇,智利竹筴鱼鱼群明显分裂成两片渔场进行聚集,其中西部渔场大规格个体占比较高。     

公海柔鱼类资源丰度与海洋环境关系的研究

利用2002-2014年的公海柔鱼类(Ommastrephidae)渔场的渔获资料结合同期海洋环境数据,采用渔获产量重心算法和广义加性模型(GAM)方法,分析了北太平洋巴特柔鱼(Ommastrephes bartramii)、西南大西洋阿根廷滑柔鱼(Illex argentinus Castellanos)和东太平洋秘鲁茎柔鱼(Dosidicus gigas)三大公海柔鱼类渔场重心的变化趋势,探讨了主要海洋环境因子(海表温度、叶绿素a浓度和海流)对渔场的影响关系。结果表明:北太平洋柔鱼渔场高产的最适海表温度区间为15~20℃,最适叶绿素a浓度为0.20~0.60 mg/m3;西南大西洋的阿根廷滑柔鱼渔场最适海表为9~14℃,最适叶绿素a浓度为0.60~1.65 mg/m3;东太平洋秘鲁茎柔鱼渔场最适海表温度为18~23℃,最适叶绿素a浓度为0.16~0.40 mg/m3。GAM模型检验结果显示海表温度与资源丰度有显著的相关性,对中心渔场具有关键的指示作用。渔场位置一般出现在不同海流流隔的交汇区,研究认为可根据渔场变化的海况信息及时调整渔场的作业区域,提高生产效率。     

毛里塔尼亚海域日本鲭时空分布与海洋环境的关系

根据2017年9月20日至12月31日在毛里塔尼亚海域112个站点的调查数据，研究日本鲭（Scomber japonicus）的时空分布规律，并采用分位数回归的方法对随机选取的78％的站点数据建立其单位捕捞努力量渔获量(CPUE)与叶绿素a浓度、海表面温度、海表面盐度的关系模型, 并利用剩下22%的站点数据验证所建立的模型的有效性，利用广义加性模型（GAM）评价环境因子的影响程度。根据分位数模型，计算日本鲭的栖息地综合指数（integrated habitat index,IHI），对建模站点和验证站点的CPUE实测值与预测值进行Wilcoxon(符号秩)检验，用Spearman相关系数结合双尾检验检验其CPUE实测值与预测值之间的相关性，分析IHI与CPUE的关系。结果表明:（1）海表面温度对日本鲭CPUE的影响最显著，其次是温盐的交互作用和海表面盐度，叶绿素a浓度对其无显著影响；（2）建模站点和验证站点的CPUE预测值与实测值间皆无显著性差异；（3）IHI模型对CPUE具有良好的预测效果；（4）IHI分布较高的海域为17°25′W-17°45′W，20°15′N-20°45′N。根据上述结果，建议我国渔船在下半年作业时，作业范围应集中在这一区域，以提高渔获产量。