西北太平洋柔鱼渔场重心变化及其与环境的关系

柔鱼(Ommastrephes bartramii)是北太平洋海域重要的经济头足类,是我国远洋渔业重要的捕捞对象。本文根据2004-2015年8-10月西北太平洋150 E -165 E 、39 N-45 N海域的柔鱼捕捞数据,研究了柔鱼渔场重心的年际和季节变化及其与海洋环境关系,评估了异常气候事件对柔鱼渔场内表温(SST)及渔场重心时空分布的影响。研究发现,8-10月柔鱼渔场适宜SST范围是13-22℃,适宜SST范围随着月份的增加而减小。渔场重心的年际和季节性变化显著,其季节性变化与柔鱼的洄游路线一致。各月渔场重心的聚类结果均分为3类,分别对应正常气候条件、拉尼娜事件和厄尔尼诺事件。异常气候事件通过调控柔鱼渔场内适宜温度范围的分布,最终使柔鱼渔场重心沿着东北-西南方向移动。厄尔尼诺事件发生时渔场内SST降低,渔场重心向西南方向偏移；而正常气候和拉尼娜条件下渔场内SST升高,渔场重心向东北方向移动。     

厄尔尼诺和拉尼娜事件下西北太平洋柔鱼栖息地时空分布差异

柔鱼（Ommastrephes bartarmii）是短生命周期头足类,其栖息地受气候和环境因子的调控。本文基于2006—2015年9—11月西北太平洋36o—48oN,150o—170oE海域内柔鱼的生产捕捞数据结合关键环境因子海表温度（SST）和海面高度距平（SSHA）,构建了SISST和SISSHA（suitability index,SI）各月不同权重的栖息地指数模型（HSI）,按照模型性能验证并筛选出每月最优模型。此外,利用最优模型预测柔鱼栖息地适宜性,并比较不同ENSO事件下柔鱼栖息地时空分布的差异性,评估生境质量与柔鱼资源丰度与分布的关系。结果显示,9-11月对应最优HSI模型的SISST和SISSHA权重比例分别为：9月为[0.9 0.1],10月为[0.7 0.3],11月为[0.8 0.2],可以看出SST各月贡献最高,表明水温对柔鱼栖息地时空分布的影响最为关键。基于最优模型对比分析厄尔尼诺年份（2009和2015年）与拉尼娜年份（2007和2011年）柔鱼的生境质量、资源丰度和渔场纬度重心,可知,相对于厄尔尼诺事件,拉尼娜事件的发生有利于柔鱼的生存,促使其适宜生境范围扩大,产量提升,柔鱼偏好的水温向北移动驱使渔场位置同样北移。     

基于海表温度和光合有效辐射的西北太平洋柔鱼冬春生群体栖息地热点预测

柔鱼是大洋洄游性头足类种类,具有重要的生态地位和经济价值,目前是日本、韩国和中国等国家在西北太平洋捕捞的主要对象。柔鱼属于短生命周期生物,其栖息地适宜性受气候和海洋环境变化的显著影响。本文根据中国远洋渔业数据中心提供的2006—2015年9—11月中国鱿钓捕捞数据和海表面温度(SST)以及光合有效辐射(PAR)两个关键环境因子,构建基于捕捞努力量和算术平均算法的柔鱼综合栖息地热点预测模型,并对比分析柔鱼栖息地适宜性在超强厄尔尼诺和强拉尼娜条件下的变动规律及其成因。结果表明:基于SST和PAR的栖息地模型能够有效地预测西北太平洋柔鱼栖息地热点海域;9—11月柔鱼各月适宜的SST和PAR范围具有显著月间变化且逐渐减小;柔鱼产量、捕捞努力量和单位捕捞努力量渔获量(CPUE)随栖息地指数值的增加呈现线性增加趋势。对比2007年强拉尼娜年份和2015年超强厄尔尼诺年份,研究发现,2007年柔鱼CPUE和栖息地适宜性显著高于2015年,其主要原因可能是2007年强拉尼娜现象导致柔鱼渔场内适宜的SST和PAR面积显著增加,而2015年超强厄尔尼诺现象导致两者适宜面积急剧下降,从而导致柔鱼栖息地适宜性变差,柔鱼CPUE降低。     

ENSO现象对东南太平洋智利竹(竹夹)鱼资源丰度及其渔场变动的影响

ENSO（El Niño-southern oscillation）是目前全球已知的最大海-气相互作用现象,对渔业生产具有重要影响。根据2003-2016年我国东南太平洋智利竹（竹夹）鱼渔捞日志资料,结合Niño 3.4区海表温度距平值（SSTA）分析智利竹（竹夹）鱼渔场资源丰度和时空分布。结果表明：智利竹（竹夹）鱼渔场重心变化与ENSO现象存在着显著相关性,Niño 3.4区SSTA与经度重心的关联度为0.700,与纬度重心的关联度为0.726,与CPUE月间变化的关联度为0.520,与CPUE年间变化的关联度为0.703。厄尔尼诺期间,渔场重心存在向西北移动的趋势,其CPUE高于正常月份平均值;拉尼娜期间,渔场重心存在向东南移动的趋势,其CPUE低于正常月份平均值。     

ENSO现象对东南太平洋智利竹■鱼资源丰度及其渔场变动的影响

ENSO(El Ni■o-southern oscillation)是目前全球已知的最大海-气相互作用现象,对渔业生产具有重要影响。根据2003—2016年我国东南太平洋智利竹■鱼渔捞日志资料,结合Ni■o 3. 4区海表温度距平值(SSTA)分析智利竹■鱼渔场资源丰度和时空分布。结果表明:智利竹■鱼渔场重心变化与ENSO现象存在着显著相关性,Ni■o 3. 4区SSTA与经度重心的关联度为0. 700,与纬度重心的关联度为0. 726,与CPUE月间变化的关联度为0. 520,与CPUE年间变化的关联度为0. 703。厄尔尼诺期间,渔场重心存在向西北移动的趋势,其CPUE高于正常月份平均值;拉尼娜期间,渔场重心存在向东南移动的趋势,其CPUE低于正常月份平均值。     

异常气候下温跃层及时空因子对中西太平洋黄鳍金枪鱼渔场分布的影响

为研究气候变化对渔业资源的影响,采用2008—2017年全球海洋Argo网格数据集（BOA_Argo）和同期商业渔船渔捞日志数据,分析了拉尼娜和厄尔尼诺年中西太平洋黄鳍金枪鱼围网主要作业渔场温跃层的时空变化特征,结合GAM（generalized additive model）对影响黄鳍金枪鱼渔场的变量进行分析。结果表明,拉尼娜年,单位捕捞努力量渔获量(catch per unit effort, CPUE)随温跃层上界温度的高值区向西收缩而西移,最西至145°E;厄尔尼诺年,东移至165°E以东。拉尼娜年较正常年份,赤道太平洋东、西侧温跃层的上界深度差拉大,80~130 m上界深度值偏西。温跃层强度整体上呈现西弱东强,温跃层厚度以15°N和15°S为轴线,分别存在一个较厚的带状分布结构,CPUE分布在厚度值120~200 m之间。温跃层上界温度为27.5～29.5 ℃、强度为0.08～0.13 ℃·m^-1时,CPUE分布密集,温跃层参数中上界温度对CPUE分布的影响最大。且厄尔尼诺年CPUE的东移和拉尼娜年CPUE的西移随渔场所在温跃层的最适参数值而移动。时间因子中年份对CPUE的影响是波动性的,拉尼娜年对CPUE的影响更密切。资源丰度较高海域在5°N—5°S,150°E—175°E。综上所述,异常气候导致的温跃层变化对于CPUE具有显著影响。     

基于灰色系统理论的西北太平洋柔鱼CPUE关联聚类分析

利用灰色关联聚类方法对1998—2017年5—12月柔鱼（Ommastrephes bartramii）的单位捕捞努力量渔获量（CPUE）进行聚类,分析不同强度厄尔尼诺和拉尼娜事件以及环境因子对柔鱼CPUE的影响。结果表明：年纬度向类群比年经度向类群的CPUE差异更明显,月经度向类群比月纬度向类群更具有季节性;强拉尼娜和弱拉尼娜事件集中的类群分类明显,厄尔尼诺、中强度拉尼娜和正常年份分类较模糊,年纬度向类群CPUE越高,海表面温度距平值（SSTA）越高,而叶绿素a质量浓度距平值（CHLA）越低。研究表明,不同强度的异常气候事件对柔鱼CPUE影响不同,强拉尼娜事件会使柔鱼CPUE骤增,弱拉尼娜事件会使柔鱼CPUE略减,而中强度以上的厄尔尼诺事件会使柔鱼CPUE大幅度下降。     

厄尔尼诺/拉尼娜现象对中西太平洋鲣资源丰度的影响

鲣鱼是中西太平洋重要经济种类,其资源丰度与渔场易受海洋环境的影响。根据1995—2010年中西太平洋金枪鱼围网鲣鱼的资源丰度(单位网次产量,CPUE),结合厄尔尼诺/拉尼娜事件(以Nino 3.4指数来表示),利用时间序列分析,研究厄尔尼诺和拉尼娜事件对中西太平洋鲣鱼资源丰度的影响。研究认为,16年间中西太平洋鲣鱼资源丰度年间和季节变化幅度较大,其中月CPUE最大值出现在1995年2月,为30.37t/网,最小值出现在1997年10月,为5.35 t/网;Nino 3.4区指数对CPUE的影响滞后0~2个月,但同步(滞后0月)时相关性最高,两者呈显著负相关关系。根据16年资源丰度变化趋势与Nino 3.4指数的高低,以每年8—12月CPUE值来表征厄尔尼诺/拉尼娜事件,以2000年为界分为2个时间段:第一个时间段为2000年以前,这段时间中有强厄尔尼诺(SSTA1.0℃)、强拉尼娜(SSTA-1.0℃)与正常年份(-0.5℃SSTA0.5℃);在发生强厄尔尼诺年份(1997年)时,鲣鱼的资源丰度处在较低的水平,为7.05 t/网;强拉尼娜(1998年)发生时,其资源丰度较高,为19.61 t/网。第二个时间段为2000年以后,包含了弱厄尔尼诺(0.5℃SSTA1.0℃)、弱拉尼娜(-1.0℃SSTA-0.5℃)与正常年份(-0.5℃SSTA0.5℃);发生弱厄尔尼诺时,鲣鱼资源丰度(如2002、2006年CPUE分别为15.27 t/网、16.81 t/网)在总平均CPUE值(15.73 t/网)左右浮动,但低于拉尼娜事件年份的月平均CPUE值(19.90 t/网),两者均高于正常年份的月平均CPUE(14.16 t/网)。整体比较来看在发生拉尼娜事件时,鲣鱼资源丰度增高,但是拉尼娜事件的强弱对增高的程度并没有直接影响关系。研究认为,由于厄尔尼诺/拉尼娜现象引起的海洋环境变化使得初级生产力发生变化,进而使得鲣鱼资源时空分布产生差异。     

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。     

厄尔尼诺与拉尼娜事件与临夏气候相关分析

采用统计分析与χ2检验方法,根据临夏地区1950~2012年63年的气候资料,对厄尔尼诺、拉尼娜事件与临夏地区气候进行了相关分析。结果表明:厄尔尼诺与拉尼娜事件与临夏降水、夏季平均气温(7月)、冬季(1月)平均气温之间有显著关系。厄尔尼诺与临夏降水呈负相关,有86.9%的年份符合这一规律;与冬季平均气温呈正相关,有69.6%的年份符合这一规律,与夏季平均气温呈正相关,有65.2%的年份符合这一规律,厄尔尼诺事件发生年,造成降水减少,气温年较差减小,气候有大陆性减弱趋势。拉尼娜事件与临夏降水呈正相关,有78.9%的年份符合这一规律,与冬季月平均气温呈反相关,有66.7%的年份符合这一规律,与夏季气温呈正相关,有55.6%的年份符合这一规律,拉尼娜事件发生年,临夏地区往往降水增多,气温年较差增大,气候有大陆性增强趋势。在每个年代的初期,临夏地区降水偏少几率较大,厄尔尼诺事件出现的几率较大,为56.6%。     

三维海洋数值模型在东中国海鲐鱼渔场预报中的应用

根据1998-2011年7-12月的东中国海鲐鱼渔业数据,应用数理统计方法对中心渔场作业位置与海区表温的关系进行了定量分析。以北纬32°为界,将东中国海鲐鱼渔场分为北部黄海渔场和南部东海渔场两部分,分别给出了各月份北部和南部渔场的最适表温范围。基于海洋模式ECOM-si建立了东中国海区的三维温盐流数值模型,结合各月份的最适表温数据,初步建立了鲐鱼渔场渔情预报模块。应用此预报模块,对鲐鱼主要作业期(7-12月)的中心渔场位置进行了回报,结果与历史捕捞作业数据符合良好。数值模型结果再现了北部渔场8月份起在黄海深水区周边发展,10月达到最盛,11月渔场位置南移,12月基本位于黄海海盆深水区的过程;以及南部渔场8月最盛,10月起大降,11月和12月远离黑潮主轴西侧海域,西撤至100 m等深线附近的发展过程。结果表明所建立的三维温盐流海洋数值模型和初步建立的渔场、渔情预报模块适用于东中国海重要渔业渔场和渔情的预测、预报应用。     

El Nino/La Nina事件对许昌气候的影响

根据1971～2009年期间发生的El Nino/La Nina事件和许昌市气象资料,利用统计分析的方法分析了1971年以来许昌气温、降水、旱涝灾害与El Nino/La Nina事件之间的关系,初步揭示了El Nino/La Nina事件对许昌气候的影响。结果表明,许昌市39年来温度和降水均有升高的趋势;厄尔尼诺年平均气温比正常年份高0.1℃,平均降水量比正常年份少34mm,厄尔尼诺次年降水增加,降水量多于正常年份35.3mm;拉尼娜年气温上升且波动较大,拉尼娜发生年平均气温比正常年份高0.3℃,拉尼娜年降水量多于正常年份2.3mm,拉尼娜次年降水量少于正常年份15.5mm;从气温来讲,拉尼娜年许昌气温的上升幅度要大于厄尔尼诺年气温的上升幅度。从降水量上来讲,厄尔尼诺年对许昌降水量的影响度要大于拉尼娜年对降水的影响度。El/La事件对许昌市旱涝灾害影响显著,拉尼娜年发生大涝灾害的几率较大。     

海洋环境变化对北太平洋柔鱼耳石形态的影响

海洋环境变化会对海洋生物个体及其组织形态产生影响。本研究根据2012年(PDO冷期厄尔尼诺年)、2015年(PDO暖期拉尼娜年)和2016年(PDO暖期厄尔尼诺年)7-10月我国鱿钓船在北太平洋海域采集的柔鱼样本,分析不同年间、不同性别的耳石形态特征差异,并探究耳石形态对海洋环境变化的响应。结果发现,北太平洋柔鱼不同海洋环境年份、不同性别的耳石形态特征存在显著的差异(P<0.05),PDO冷期厄尔尼诺年(2012年)和PDO暖期厄尔尼诺年(2016年)形态值均大于PDO暖期拉尼娜年(2015年)形态值。主成分分析认为,耳石总长(TSL)、翼区长(WL)、吻侧区长(RLL)可以表征耳石长度特征,耳石宽(MW)、翼区宽(WW)、吻区宽(RW)可以表征耳石宽度特征。通过方差分析发现TSL、WL、RLL、MW与胴长之间存在显著的相关性(P<0.05),且不同海洋环境年份和不同性别均存在显著差异(P<0.05),而WW、RW与胴长之间没有显著的相关性(P>0.05)。结合各月索饵场的海表面温度（sea surface temperature,SST）和叶绿素a浓度（chlorophyll a,Chl.a）分析发现,在适宜范围内,较高的SST和Chl.a浓度对应较大的耳石。     

热带海温的时空变化及其与我国降水的关系

利用1979—2014年的NOAA/NASA海表温度延长重构数据和国家台站的观测数据,采用经验正交函数(EOF)方法,从赤道年平均海温出发,分析热带海温的时空变化特征以及印度洋—太平洋海温对我国年降水量的影响。结果表明,1979—2014年热带地区年平均海温为26℃,海温暖区主要集中在印度洋和西太平洋的赤道地区。热带海温距平时空变化特征:第1特征向量场在印度洋海温表现为全区一致型,太平洋海温表现为弱El Nio(La Nia)现象,时间系数与年降水量主要在新疆、西藏、青海、甘肃和河套地区为显著的正相关关系;第2特征向量场在太平洋海温表现为El Nio(La Nia)现象,印度洋海温表现为偶极子型,时间系数与年降水量在西藏和黄河中游地区为显著的正相关关系,在东北东部和长江以南地区为显著的负相关关系;第3特征向量场在太平洋海温表现为弱El Nio(La Nia)现象,印度洋海温表现为南北型,时间系数与年降水量在西藏、新疆、福建和东北西北部为显著的负相关关系。     

Shifts in deep-sea community structure linked to climate and food supply

A major change in the community structure of the dominant epibenthic megafauna was observed at 4100 meters depth in the northeast Pacific and was synchronous to a major El Ni?o/La Ni?a event that occurred between 1997 and 1999. Photographic abundance estimates of epibenthic megafauna from 1989 to 2002 show that two taxa decreased in abundance after 1998 by 2 to 3 orders of magnitude, whereas several other species increased in abundance by 1 to 2 orders of magnitude. These faunal changes are correlated to climate fluctuations dominated by El Ni?o/La Ni?a. Megafauna even in remote marine areas appear to be affected by contemporary climatic fluctuations. Such faunal changes highlight the importance of an adequate temporal perspective in describing biodiversity, ecology, and anthropogenic impacts in deep-sea communities.     

Reduced interannual rainfall variability in East Africa during the last ice age

Interannual rainfall variations in equatorial East Africa are tightly linked to the El Ni?o Southern Oscillation (ENSO), with more rain and flooding during El Ni?o and droughts in La Ni?a years, both having severe impacts on human habitation and food security. Here we report evidence from an annually laminated lake sediment record from southeastern Kenya for interannual to centennial-scale changes in ENSO-related rainfall variability during the last three millennia and for reductions in both the mean rate and the variability of rainfall in East Africa during the Last Glacial period. Climate model simulations support forward extrapolation from these lake sediment data that future warming will intensify the interannual variability of East Africa's rainfall.     

El Niño-like pattern in ice age tropical Pacific sea surface temperature

Sea surface temperatures (SSTs) in the cold tongue of the eastern equatorial Pacific exert powerful controls on global atmospheric circulation patterns. We examined climate variability in this region from the Last Glacial Maximum (LGM) to the present, using a SST record reconstructed from magnesium/calcium ratios in foraminifera from sea-floor sediments near the Galápagos Islands. Cold-tongue SST varied coherently with precession-induced changes in seasonality during the past 30,000 years. Observed LGM cooling of just 1.2 degrees C implies a relaxation of tropical temperature gradients, weakened Hadley and Walker circulation, southward shift of the Intertropical Convergence Zone, and a persistent El Ni?o-like pattern in the tropical Pacific. This is contrasted with mid-Holocene cooling suggestive of a La Ni?a-like pattern with enhanced SST gradients and strengthened trade winds. Our results support a potent role for altered tropical Pacific SST gradients in global climate variations.