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。     

未来气候变化情景下西北太平洋柔鱼资源补充量预测

结合1996—2005年西北太平洋柔鱼经验产卵场、推测产卵场和索饵场各月适宜水温面积占总面积的比例(P;),分析其与柔鱼单位捕捞努力量渔获量(catch per unite effort, CPUE)之间的相关关系,选取统计关系显著的P;与CPUE建立线性预报模型,在RCP4.5和RCP8.5两种情景下,对2025、2055和2095年柔鱼资源补充量进行预测。结果表明:在气候变化下,柔鱼经验产卵场适宜SST范围向北移动,到2095年移动至经验产卵场最北缘,1—4月经验产卵场平均P;呈下降趋势:但变化不显著;推测产卵场适宜SST范围向北移动,到2095年移动至推测产卵场最北缘,且已超过推测产卵场范围,1—4月推测产卵场平均P;呈下降趋势,变化显著;索饵场适宜SST范围向北移动且有扩张趋势,7—10月索饵场平均P;呈下降趋势,变化显著。相关分析表明,1996—2005年2月和3月推测产卵场P;与CPUE显著正相关。未来柔鱼CPUE呈下降趋势:到2025年,柔鱼CPUE为(208.87±5.46)t/艘;到2055年,为(198.00±47.92)t/艘;到2095年,为(154.35±48.72)t/艘。到2095年,相比于2000年柔鱼CPUE最大下降60.08%。建议采取兼容气候适应性的柔鱼资源养护管理措施。     

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。     

影响太平洋褶柔鱼冬生群资源丰度的表温因子及其机理分析

太平洋褶柔鱼是重要的大洋性经济头足类资源,其资源极易受海洋环境因子的影响,科学分析环境对种群资源丰度的影响利于科学评估和管理。本研究采用1998～2018年太平洋褶柔鱼冬生群体单位捕捞努力量渔获量(CPUE)、1～3月产卵期间产卵场(25°～40°E、125°～145°E)和6～7月索饵期索饵场(26°～40°E、125～145°E)的海表面温度(Sea Surface Temperature,SST),采用广义线性模型对CPUE和SST进行分析,选择统计学有意义的SST作为影响其资源丰度的环境因子,并选取CPUE连续高值年份(2007年、2008年、2009年)和连续低值年份(2016年、2017年、2018年)。结果表明,CPUE与产卵场1~3月SST显著相关的月份主要集中在1月份(25°~40°N、125°~144.5°E),该海区SST最适温度范围为18~26℃；CPUE与索饵场6、7月SST显著相关的月份主要集中在7月份(27°N～39.5°N,125°E～144.5°E),该海区SST最适温度范围为18~28℃,CPUE连续高值年份的SST要低于连续低值年份。研究认为,太平洋褶柔鱼冬生群资源丰度受产卵场和索饵场的SST影响较显著,而黑潮实力强弱也是间接影响资源丰度的主要原因之一。     

基于不同权重栖息地模型的秘鲁外海茎柔鱼渔场分析

根据2006-2014年春季(8月~10月)、夏季(11月~翌年1月)、秋季(2月~4月)、冬季(5月~7月)秘鲁外海茎柔鱼渔获数据,结合3个关键海洋环境因子海表面温度(SST)、海表面高度(SSH)和净初级生产量(NPP)的数据,利用不同权重方案的栖息地适应性指数模型来分析秘鲁外海茎柔鱼渔场分布。利用单位捕捞努力量渔获量(CPUE)与SST、SSH和NPP建立适应性指数(SI)模型,采用算术加权法建立综合适应性指数(HSI)模型,依据捕捞量和努力量的比重来比较不同权重的HSI模型,选择不同季度下的最优模型,并用2015年的数据进行验证。结果显示,茎柔鱼CPUE 和渔场纬度重心(LATG)呈现显著的年际和季节变化。不同季节茎柔鱼最优栖息地模型中的权重方案不同,其中春季最优模型权重方案为案例9,权重比例最高的环境因子是SST；夏季最优模型权重方案为案例7,SST、SSH和NPP所占的权重比例均等；秋季最优模型权重方案为案例3,权重比例最高的是SSH；冬季与春季相同。研究表明,影响秘鲁外海茎柔鱼栖息地分布的环境因子随季节具有显著差异,春冬季节最主要的环境因子是SST。此外,建立茎柔鱼的栖息地预测模型需考虑环境因子权重以区分影响差异。     

西北太平洋柔鱼BP神经网络渔场预报模型比较研究

柔鱼是西北太平洋的重要经济种类。研究根据1995-2001年7-11月采集的鱿钓生产数据以及相对应的海洋环境因子数据,包括经纬度、表温(SST)和海平面高度距平(SSHA),分别以单位捕捞努力量渔获量(CPUE)和捕捞努力量作为中心渔场指标,采用BP神经网络方法,以经纬度、海洋环境因子作为输入因子,分别以CPUE和捕捞努力量作为输出因子,采用4-3-1和4-2-1两种模型,共4种方案对西北太平洋柔鱼渔场进行预报,并以拟合残差最小的模型作为最优预报模型。分析结果显示,7-11月各月中心渔场预报模型均以4-3-1模型为最优,但7、8月最优预报模型以捕捞努力量为输出的4-3-1模型,9、10、11月最优预报模型以CPUE为输出的4-3-1模型,总体平均误差以捕捞努力量为输出的4-3-1模型为最小。研究认为,CPUE和捕捞努力量作为中心渔场预报指标有差异,以捕捞努力量为输出的4-3-1模型较合适作为柔鱼渔场预报模型。     

西北太平洋柔鱼产卵场时空分布及最适水温范围的推测

西北太平洋柔鱼种群生命周期短、且对中尺度气候变化和产卵场环境条件变化敏感是其资源量年际波动的主要原因。因此,研究西北太平洋柔鱼产卵场环境条件有助于识别、量化其中的重要参数,进而有利于深入资源量补充机制调控因素的研究。在稳定的中尺度气候模态下,根据柔鱼产卵场最适温度的产卵场面积和产卵场总面积的比值(P_S)与其资源丰度存在正相关性这一科学结论,对1996—2007年西北太平洋柔鱼资源丰度(以年均单船产量,CPUE)和1—4月假设产卵场的P_S进行回归分析,筛选出CPUE和P_S在统计学上呈显著相关的产卵季节、产卵场和产卵场最适SST范围。研究认为:1996—2007年间,柔鱼的产卵盛期为1—3月;最适产卵场范围为136.5°E～167°E、20.5°N～27.5°N,最适SST范围为22.5～26℃。这一研究结果有助于对柔鱼生活史过程的认识,以及对其资源补充量预测,为柔鱼资源的可持续开发和科学管理提供依据。     

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。     

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。     

利用栖息地指数预测西南大西洋阿根廷滑柔鱼渔场

西南大西洋阿根廷滑柔鱼是我国鱿钓船船队重要的捕捞对象,准确预测中心渔场可以为科学地指导渔业生产提供依据。根据2000-2005年1-5月主渔汛期间我国鱿钓船队在西南大西洋海域的鱿钓生产数据,结合遥感获得的表温及叶绿素a数据,分别将作业次数百分比和单位渔船日产量作为适应性指数。利用算术平均法建立基于表温和叶绿素a因子的栖息地指数（HSI）模型。利用2005年1-5月生产数据及环境资料对HSI模型进行验证,分析认为作业渔场主要分布在HSI大于0.6海域,其作业次数比重达到76％以上,各月平均日产量均在7.2 t/d以上。研究表明,基于表温和叶绿素a的HSI模型能较好预测西南大西洋阿根廷滑柔鱼中心渔场,预报准确率在70％以上。     

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。     

基于GLBM模型的中国大陆阿根廷滑柔鱼鱿钓渔业CPUE标准化

西南大西洋阿根廷滑柔鱼既是西南大西洋生态系统中的重要种类,也是鱿钓渔业的重要捕捞对像。单位捕捞努力量渔获量(CPUE)是表示渔业资源状况及其丰度的常用指标。根据2000-2010年中国大陆鱿钓船在西南大西洋的生产统计数据和海洋卫星遥感获得的海洋环境数据(表温,表温水平梯度,海面高度,叶绿素浓度),利用基于贝叶斯的广义线性模型(GLBM),分未加入固定交互选项、加入固定交互选项和加入随机交互选项3种情况对中国大陆西南大西洋阿根廷滑柔鱼鱿钓渔业的CPUE进行标准化。根据偏差信息准则 (DIC)值最小来确定最佳贝叶斯模型。结果表明,包含纬度、海表温度、表温水平梯度、海面高度、月×纬度、月×经度及年×纬度变量且加入随机交互项的GLBM模型为最适。标准化后的CPUE较名义CPUE小,年间变化平缓。与广义线性模型(GLM)和广义加性模型(GAM)标准化的CPUE比较,GLBM模型更能反映其资源丰度的真实水平。研究认为,2001-2010年间经GLBM模型标准化后的CPUE呈现逐年下降的趋势。     

不同捕捞方式下印度洋北部鸢乌贼渔场时空分布差异

根据中国远洋渔业协会鱿钓技术组和公海围拖网技术组提供的2017—2019年印度洋北部鸢乌贼（Sthenoteuthis oualaniensis）生产统计资料,对灯光敷网、灯光罩网和鱿钓3种捕捞方式的鸢乌贼作业次数、产量和捕捞努力量渔获量（catch per unit effort,CPUE）进行统计分析。通过产量重心分析、聚类分析和方差分析,对3种捕捞方式的渔场时空分布及其年间差异进行比较。结果表明,2017、2018和2019年印度洋北部鸢乌贼产量分别为28 347、68 535和180 094 t,产量逐年上升。从年间变化来看,CPUE波动较大;从月间变化来看,各月产量与CPUE的变化趋势均保持一致。3种捕捞方式各月产量重心呈现逆时针变化规律,从南到北,自东向西移动。通过聚类分析可将灯光敷网分为5类,灯光罩网分为4类,鱿钓分为6类;渔获量主要分布于12. 5°N~14. 5°N,58°E~60°E和16°N~18°N,61. 5°E~63°E海域内。以时间和空间为影响因素,对不同经度间海域分析发现,CPUE在不同时间、空间上有明显差异;而不同捕捞方式也均存在显著差异。研究认为,今后应该加强时间序列的样本采集工作,综合考虑环境因子分析鸢乌贼渔场的变化规律及其根本原因,为后续合理开发该渔业和建立相关渔情预报模型提供依据。     

中东太平洋赤道公海海域鱿钓渔业自主休渔效果初步评价

为评估公海自主休渔对中东太平洋赤道海域茎柔鱼资源的养护效果,研究根据2016年12月至2021年8月中东太平洋赤道海域我国远洋鱿钓生产统计数据,利用灰色关联等方法,对休渔前后的渔获量、捕捞努力量（作业天数）、单位捕捞努力量渔获量（catch per unit effort,CPUE）及作业渔场重心的时空分布进行量化分析。研究结果显示,休渔后（2020年12月至2021年8月）总体CPUE平均达6.34 t/d,相比休渔前（2016年12月至2020年8月）增加显著（p＜0.05）,除渔汛初期的12月外,休渔后1-8月各月CPUE均比休渔前同期有提升。灰色关联分析表明,2017-2021年各年度在经度上CPUE灰色关联度分别为0.739,0.761,0.697,0.721和0.892,在纬度上的灰色关联度分别为0.656、0.799、0.621、0.721和0.803,休渔后（2021年）CPUE状况较休渔前有所好转。研究表明,休渔前后的作业渔场重心有明显差异,休渔后作业渔场的重心大幅向西偏移,高产海域由休渔前的114°W~118°W扩大为休渔后的95°W-118°W。研究表明,为期三个月的公海自主休渔对中东太平洋赤道海域茎柔鱼资源的养护和可持续利用起到了积极的作用,研究为短生命周期种类的渔业资源管理和科学养护提供了成功案例和实践经验。     

水温变化对秘鲁外海茎柔鱼栖息地的影响

为获取秘鲁外海茎柔鱼Dosidicus gigas栖息地的适宜温度指标,预测水温变化对茎柔鱼栖息地的影响,根据2006—2011年中国鱿钓船在秘鲁外海的茎柔鱼生产数据,并结合实测和通过卫星遥感技术获得的该海域海表温度数据,在作业次数和单位捕捞努力量渔获量(CPUE)基础上,采用海表温度适应性指数(Suitability index,SI)模型预测方法进行了相关研究。结果表明:随着水温的升高,茎柔鱼栖息地经向自西向东转移,纬向自北向南转移;产量较高的月份为7—12月,选取最佳适宜温度指标为19℃;发生厄尔尼诺现象时茎柔鱼产量下降,发生拉尼娜现象时产量则增加。