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%。     

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。     

南极海冰变化驱动的海水降温效应对西南大西洋阿根廷滑柔鱼栖息地的影响

根据2013—2017年1—4月西南大西洋阿根廷滑柔鱼（Illex argentinus）公海渔场生产统计数据以及南极海冰覆盖范围和作业渔场内54、96、193 m的水温等环境数据,利用栖息地适宜性指数（habitat suitability index, HSI）表征阿根廷滑柔鱼栖息地的适宜性情况,以HSI≥0.6的海域范围占比表示适宜栖息地的变化,探究南极海冰覆盖范围与不同水层温度的关系,评估南极海冰变动引起的渔场内海水降温效应对阿根廷滑柔鱼栖息地的影响。结果发现,南极海冰覆盖范围、不同水层温度和阿根廷滑柔鱼HSI均存在显著的月间变化。相关分析表明,南极海冰覆盖范围与不同水层水温存在正相关关系,且海冰高的年份栖息地适宜性要高于海冰低的年份。南极海冰融化导致的阿根廷滑柔鱼渔场不同水层水温降低0.1、0.3、0.5和1.0 ℃的情况下,随着水温的降低,阿根廷滑柔鱼栖息地时空分布发生明显变动：当水温降低不超过0.5 ℃时,整个海域适宜栖息地面积略微上升;而水温降低1.0 ℃时,适宜栖息地急剧减少。不同海域内适宜栖息地变化具有差异,适宜栖息地整体向阿根廷专属经济区（exclusive economic zone,EEZ）线内移动,且EEZ内的适宜栖息地占比显著升高,公海范围适宜栖息地变化较小,而福克兰群岛EEZ内适宜栖息地占比明显降低。研究表明,南极海冰融化导致的阿根廷滑柔鱼渔场内垂直水温降低幅度较高时,可能导致其向阿根廷近海移动,而福克兰群岛EEZ内的栖息地将大幅减少。     

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。     

西南大西洋阿根廷滑柔鱼资源开发策略研究

阿根廷滑柔鱼是重要的经济头足类之一,主要分布在西南大西洋海域,是中国大陆及台湾地区等鱿鱼钓船重要的捕捞种类之一。本研究综合考虑生物、经济、社会3个目标着手探讨西南大西洋阿根廷滑柔鱼资源可持续利用的最适方案。以2001-2010年中国大陆、中国台湾省及福克兰群岛鱿钓生产统计数据为基础,利用Gordon-Schaefer生物经济模型对西南大西洋阿根廷滑柔鱼南部巴塔哥尼亚种群资源进行分析,模拟了13种捕捞策略下短期(1-5年)、中期(10年)、长期(20年)的资源开发结果。研究认为,方案8、方案11时的捕捞策略,捕捞努力量分别为30.14万船次、30.75万船次,既不会对阿根廷滑柔鱼资源构成较大威胁,同时又兼顾到社会效益和经济效益,可作为西南大西洋阿根廷滑柔鱼南部巴塔哥尼亚种群资源管理的最适方案。     

阿根廷滑柔鱼渔业资源管理及对我国的启示

世界头足类资源仍具一定开发潜力,阿根廷滑柔鱼（Illex argentinus）是西南大西洋远洋鱿钓作业渔场单种产量最高的品种,主要分布在西南大西洋公海、阿根廷专属经济区等海域。对阿根廷捕捞渔业产量、主要捕捞品种及产量、阿根廷滑柔鱼产量等进行了初步统计,总结了阿根廷渔业管理制度及中阿渔业合作情况,并结合阿根廷滑柔鱼渔业资源的管理实例,从近海和远洋渔业两个角度分析了其对我国渔业资源管理的启示,如构建近海渔业资源调查评估网络、开展近海渔业主要品种总可捕量管理试点、采取临时性休渔措施以保育渔业资源、逐步完善伏季休渔制度、加强渔港监督检查能力、制定渔业从业者准入条件、构建远洋渔业资源开发利用综合服务体系等。     

西南大西洋公海阿根廷滑柔鱼产量时空分布的初步研究

根据舟山新吉利远洋渔业有限公司2艘探捕船2007年与2008年的探捕资料,结合表温数据,对西南大西洋公海阿根廷滑柔鱼产量的时空分布进行了研究。结果表明,西南大西洋公海阿根廷滑柔鱼的渔期为1～6月,其中3～5月为高产期。渔场主要在45°～47°S、60°～61°W海域。产量重心位置总体呈较强的季节性分布,即两年的1～3月为一类,而4～6月另成一类。渔场表温升高是2008年产量重心南移的主要因素之一。     

印度洋长鳍金枪鱼栖息地指数模型的构建与验证

长鳍金枪鱼(Thunnus alalunga)因其经济价值、分布广泛,成为世界各国海洋渔业的主要捕捞对象之一。对长鳍金枪鱼进行渔场预报研究,可以提高捕捞效率和渔获产量,为渔业生产提供科学依据。选取了2006—2014年印度洋长鳍金枪鱼的生产数据,结合海洋表层的温度、盐度和叶绿素a浓度等3个环境因子,运用一元非线性指数模型按月份建立了各环境因子的印度洋长鳍金枪鱼单因子栖息地适应性指数(suitability index, SI)后,采用算术平均法获得综合栖息地适应性指数模型(habitat suitability index, HSI),并根据2016年印度洋渔业生产数据及相应海洋环境资料,基于地理信息系统(geographic information system,GIS)软件——ArcGIS对栖息地指数模型进行验证。研究表明该模型对渔场预报准确率约为90.56%,各HSI等级下平均预报准确率为87.46%,对于HSI等级4和5(I_(HSI)0.5)等较高HSI值渔区所代表的中心渔场,其平均准确率为71.82%,考虑到I_(HSI)0.5的产量平均比重达69.35%这一事实,说明所建立的HSI模型对印度洋长鳍金枪鱼具有较好的预报效果。     

马尔维纳斯群岛海域阿根廷滑柔鱼资源丰度的灰色灾变预测

阿根廷滑柔鱼（Illex angentinus）为大洋性浅海种,为世界重要经济种类,其中马尔维纳斯群岛海域是阿根廷滑柔鱼的重要渔场之一。阿根廷滑柔鱼资源丰度极易受到海洋环境变化的影响,年间产量波动较为明显。为此,本文根据1995—2019年马尔维纳斯群岛阿根廷滑柔鱼渔业生产数据,以单位捕捞努力量渔获量(catch per unit effort, CPUE)表征阿根廷滑柔鱼资源丰度,运用灰色灾变预测GM（1,1）模型,对其未来的资源丰度丰歉年份进行预测。结果表明,阿根廷滑柔鱼资源丰度丰年（CPUE大于1615 t/船）将发生在2021年、2028年和2038年,资源丰度歉年（CPUE小于784 t/船）将发生在2024年、2029年、2036年;丰年灾变模型的平均相对误差为8.284%,平均级比偏差为0.165,歉年灾变模型的平均相对误差为8.182%,平均级比偏差为0.107,模型的精度检验等级均为Ⅰ级。研究认为,灰色灾变预测模型较好地模拟了阿根廷滑柔鱼资源丰度变化的年份,其预测结果可为阿根廷滑柔鱼鱿钓生产与管理提供参考。     

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。     

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。     

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。     

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。     

气候变化对西南大西洋渔业生态系统的影响研究进展

西南大西洋是世界重要的渔区之一，捕捞国家包括阿根廷等西南大西洋沿海国以及中国、日本等众多非沿海国家，其中阿根廷滑柔鱼（Illex argentinus）、阿根廷无须鳕（Merluccius hubbsi）、巴西小沙丁鱼（Sardinella brasiliensis）与弗氏绒须石首鱼（Micropogonias furnieri）是西南大西洋年均产量最高的4种主要经济渔获物。探究气候变化对西南大西洋生态系统的影响有利于建立基于生态系统的渔业资源保护与利用格局。本文从渔业资源与生态系统两个角度出发，分别归纳了生态系统的生物因子（主要经济渔获物）、非生物因子（环境因素）与营养结构（食物链和食物网）对气候变化的响应情况。分析认为，在今后探究西南大西洋生态系统对气候变化的响应的研究中，选取代表物种表征生态系统的变化并结合人类活动与气候变化的影响可以丰富生态系统的相关结论，为西南大西洋海域提供基于生态系统的科学管理策略。     

应用栖息地适宜性指数研究温台渔场小黄鱼的空间分布特征

根据2015—2016年春、夏、秋、冬4个季节在温台渔场开展的渔业资源与栖息环境综合调查采集的生产数据,采用正态分布函数分别构建海水底层温度(sea bottom temperature, SBT)、海水底层盐度(sea bottom salinity, SBS)和水深(depth)与相对资源密度的适宜性指数(suitability index, SI),利用最小二乘法进行参数求解,利用提升回归树(boosted regression tree, BRT)模型确定各环境因子的权重,采用基于不同权重的算术平均法(arithmetic weighted model, AWM)建立栖息地适宜性指数(habitat suitability index, HSI)模型,并通过交叉验证检验模型精度。研究发现:各环境因子与SI间均呈现明显的正态关系;小黄鱼的最适栖息地存在明显的季节性变化,全年HSI高值区出现在春季和夏季,其次为秋季和冬季,春季高值区位于122°30′E以东,28°30′N以北海域,夏季高值区呈带状南下,秋季高值区位于122°00′E,28°00′N附近海域,冬季高值区北上,位于123°00′E,29°00′N附近海域。研究结果表明:在HSI模型中考虑权重后,该模型能够较好地反映温台渔场小黄鱼栖息地的分布和变化情况。