秘鲁外海茎柔鱼栖息地时空分布及对环境因子的响应差异

根据中国远洋渔业数据中心提供的 2012—2018 年东太平洋秘鲁外海茎柔鱼(Dosidicus gigas)捕捞数据, 结合该海域环境数据, 包括海表面温度(sea surface temperature, SST)、海表面盐度(sea surface salinity, SSS)、叶绿素 a 浓度(chlorophyll-a, Chl-a)、净初级生产力(net primary production, NPP)、光合有效辐射(photosynthetically active radiation, PAR)、涡旋动能(eddy kinetic energy, EKE)和海平面异常(sea level anomaly, SLA), 利用最大熵模型研究了茎柔鱼栖息地的月间时空变化及环境因子的影响差异。结果显示: 1—8 月渔场纬度重心向北移动, 9—12 月向南偏移。渔场经度重心主要在 80°W~82°W 之间移动, 此外, 适宜栖息地重心与渔场重心变化一致。通过比较贡献率大小发现环境因子对茎柔鱼栖息地影响程度具有显著月间差异, 但基本以 SST、SSS、NPP 和 PAR 对栖息地影响最大。 依据环境因子响应曲线估算的关键环境因子适宜范围与茎柔鱼适宜性较高栖息地基本重叠。研究表明, 利用最大熵模型模拟茎柔鱼栖息地具有较高精度, 茎柔鱼栖息地时空分布存在明显的月间变化, 且受环境因子影响显著。     

基于支持向量机的西北太平洋柔鱼渔场预报模型构建

柔鱼(Ommastrephes bartramii)是中国在西北太平洋主要的鱿钓捕捞对象。准确预报柔鱼渔场,对减少寻鱼时间、节省油料和提高渔获产量均有积极的意义。该研究将2002年~2012年中国在西北太平洋鱿钓产量数据、渔场时空数据以及海表温度、叶绿素a浓度、表温梯度强度和叶绿素梯度强度等海洋环境因子作为训练数据,基于支持向量机(support vector machine,SVM)的方法,建立了以月为时间分辨率、0.5°×0.5°为空间分辨率的西北太平洋柔鱼渔场的预报模型。该模型以径向基函数(RBF)为核函数,利用10折交叉验证和网格选优法,确定了最优惩罚项因子和核函数参数值的组合(C,γ),分别为1.41和2.83,样本分类精度达73.6%。利用2013年7月~11月环境数据,对模型进行了精度检验,预报准确率为53.4%~60.0%,平均准确率为57.4%。研究认为,在训练数据不够充分的条件下,SVM模型可成为西北太平洋柔鱼渔场预报的一个有效手段。     

东南太平洋茎柔鱼资源丰度灰色预测研究

茎柔鱼(Dosidicus gigas)是东南太平洋头足类中个体最大、资源最丰富的种类之一，经济价值高，已成为我国远洋渔业的重要组成部分。准确的资源丰度预测有利于资源的合理开发和利用。本研究基于2003~2015年东南太平洋茎柔鱼生产统计数据以及其产卵场环境、气候因子资料，使用相关性分析和灰色系统方法，建立东南太平洋茎柔鱼资源丰度的预报模型。结果显示，2月产卵场海表面温度(Sea surface temperature, SST)、3月产卵场叶绿素a浓度(Chl a)、12月太平洋年代气候震荡(Pacific decadal oscillation, PDO)和10月厄尔尼诺指数(Oceanic Nino index, ONI)与茎柔鱼资源丰度具有较好的相关性。比较多种预报模型发现，基于2月SST、12月PDO和10月ONI的GM(1, 4)模型有较好的预测效果，其准确率达到85%以上，可用于东南太平洋茎柔鱼资源丰度的预测。     

厄尔尼诺－南方涛动现象对中西太平洋鲣鱼围网渔场的影响

厄尔尼诺-南方涛动现象(EL Ni o Southern Oscillation)是引起全球气候变化的最强烈的海-气相互作用现象,对世界渔业生产具有重要影响。本研究利用1982~2001年Ni o 3.4区海表温度与中西太平洋(20°N~20°S、120°E~150°W)鲣鱼围网单位捕捞努力量渔获量经度重心的关系,就厄尔尼诺-南方涛动现象对中西太平洋鲣鱼围网渔场变动的影响进行分析研究。结果表明,厄尔尼诺-南方涛动现象对中西太平洋鲣鱼围网渔场的空间分布有显著影响,厄尔尼诺发生时,鲣鱼围网单位捕捞努力量渔获量经度重心随着暖池的东扩而东移,拉尼娜发生时则随着暖池向西收缩而西移。同时,Ni o 3.4区海表温度与鲣鱼围网单位捕捞努力量渔获量经度重心有显著相关关系(Pearson相关系数r=0.186,P<0.01),因此,可将Ni o 3.4区海表温度作为预报、预测中西太平洋鲣鱼围网渔场位置的一个重要指标。     

不同气候模态下秘鲁外海茎柔鱼栖息地的季节性分布

茎柔鱼（Dosidicus gigas）为环境敏感型头足类，气候的多元变化促使茎柔鱼栖息地发生变动。本研究利用海表温度（SST）和海表面高度（SSHA）两个关键环境因子构建栖息地适宜性指数（HSI）模型，结合太平洋年代际涛动（PDO）指数，分析1950-2015年不同气候模态下秘鲁外海茎柔鱼栖息地的季节性分布规律。结果发现，PDO冷期茎柔鱼栖息地适宜性较高；而PDO暖期栖息地适宜性较低。相较于PDO冷期，PDO暖期下茎柔鱼适宜栖息地分布向东南移动。适宜栖息地的分布位置与适宜的SST和SSHA的重叠区域重合，表明两个关键环境因子与栖息地分布显著相关。此外，适宜栖息地指数距平值与PDO指数的年际变化呈显著负相关关系。春季茎柔鱼渔场栖息地适宜性高于冬季，且冬季适宜栖息地的分布相较春季偏东南方向。茎柔鱼渔场6-11月适宜的SST和最适宜的SST在经度和纬度上的分布存在显著差异，春季（9-11月）最适宜的SST分布逐月向西北方向移动；冬季（6-8月）最适宜的SST分布逐月向东南方向移动。推测不同气候模态下茎柔鱼栖息地季节性分布差异，可能是由于最适宜的SST显著的月间分布差异所致。研究表明，不同PDO时期下茎柔鱼栖息地适宜性具有显著季节性差异，其差异可由环境因子的月间变动来解释。     

中西太平洋金枪鱼围网渔场变动的预报分析

中西太平洋赤道海域是中国围网渔业最主要的作业海域。由于渔场存在年际间的剧烈变动,掌握渔场时空变动的预报越来越重要。本研究通过上海开创公司围网2011–2014年的渔捞日志数据,从Ni?o3.4指数和TAO数据(海洋表面温度和海表风)获得的海洋环境变量,采用时滞相关分析方法,探讨渔场变动和渔场环境变动的规律;寻找合适的预报因子和延迟数;建立回归预报模型。在2011–2014年各月海洋环境分布图和渔场中心分布图中,发现渔场中心的变动和风场、温度场变动都有明显的关系。在时滞相关分析中发现:(1)中心渔场经度和180°E与165°E平均纬向风速异常成正相关,相关系数分别达0.79和0.82,前者滞后1月,后者同步;和180°E与165°E平均经向风速异常成负相关,相关系数分别为–0.54和–0.41,前者滞后2月,后者同步;和29℃等温线经度最大相关系数0.75,同步;和Ni?o3.4指数同步,相关系数为0.47。(2)中心渔场纬度与180°E平均纬向风速异常、165°E平均经向风速异常都是正相关,相关指数分别0.55和0.63,延迟2个月和1个月;而与该两处的纬向风速变异负相关,相关性都低于0.5,延迟3个月和同步;和Ni?o3.4指数相关性不显著。(3)通过逐步最优回归拟合,获得了中心渔场的回归方程分别为:GC_Lon=137.534+2.36159UA_165_t+0.159159SST_29_t,GC_Lat=0.236156+0.51587UA_165_(t–1)–1.12848VA_165_t。在渔场经度模型中,最优模型包括了165°E平均经向风速异常和29℃等温线经度值,模型相关指数平方R~2为0.72;而经度模型中,最优模型包括了165°E平均经向风速异常和纬向风速异常,其相关指数平方R~2为0.34。在预报模型预报结果中,预报结果和实际值在经度和纬度上都存在2度以上误差,产生差异原因是船队的在东部海域购买作业许可天数不够,而西部有余所致;模型的预报结果和中国租赁船队的渔场中心经度误差在0.5°以内,纬度误差在1.5°左右,较为理想。该研究发现了风速异常和温度线分布对渔场移动有显著性影响,但风速变异较少获得关注,尤其是位于165°E和180°E的纬向风速变异对渔场的影响超过了29℃等温线。这一发现可用于以后相关研究,以及建立的预报模型的可供围网公司购买渔业许可参考使用。     

西北太平洋柔鱼栖息地适宜性变动研究

柔鱼(Ommastrephes bartramii)是西北太平洋重要的经济头足类,其栖息地受到气候变化的显著影响。根据中国鱿钓渔船在38°～45°N、140°～160°E作业渔场内的生产数据以及卫星遥感数据,利用信息增益技术选取关键环境因子,以单位捕捞努力量渔获量(CPUE)作为适应性指数,使用算术平均法(AM)和联乘法(GM)分别建立综合栖息地指数模型,对比异常环境条件下(厄尔尼诺和拉尼娜事件)柔鱼栖息地适宜性变动情况。结果表明,1998年La Ni■a事件发生时,西北太平洋传统作业渔场温度升高,海表温度(SST)相对正常年份2008年平均上升2. 72℃;而2009年El Ni■o事件发生时,SST相对正常年份降低0. 45℃。栖息地综合指数模型结果表明,1998年作业比重主要分布于在栖息地指数(HSI)大于0. 8的范围内,作业比重达到80%;2008年作业比重主要分布在HSI值0. 6～0. 8和0. 8～1. 0之间,所占比重在30%～50%左右; 2009年作业比重主要分布在HSI值0. 4～0. 6、0. 6～0. 8和0. 8～1. 0之间,作业比重平均约为32%。此外HSI值低于0. 2的区间面积随着La Ni■a事件、正常年份和El Ni■o事件递增,而HSI值大于0. 4的区间面积随着La Ni■a事件、正常年份和El Ni■o事件递减。研究认为,1998年La Ni■a事件发生时西北太平洋海域柔鱼适宜栖息地面积增加,而2009年El Ni■o事件发生时柔鱼栖息地适宜性变差,导致柔鱼产量变低。     

北太平洋150°～165°E海域柔鱼鱿钓渔场及其预报模型研究

根据1998-2000年8～10月在150°～165°E海域我国北太平洋鱿钓生产数据以及海况资料,分析柔鱼中心渔场与海洋环境之间的关系,建立柔鱼渔场预报模型。结果显示,黑潮势力的强弱及其分支分布与柔鱼渔场形成关系密切。8～10月柔鱼作业渔场基本上处在黑潮第2、第3暖水分支的前锋。柔鱼渔场分布与月份、20℃等温线分布的关系密切。8～10月中心渔场的预报模型为:经度方向FGLong=141.535+1.8435×T;纬度方向FGLati=-8.461+1.165×T+(Lat155+Lat160)/2。     

阿根廷滑柔鱼渔场预报模型最适时空尺度和环境因子分析

根据2003―2011年主渔汛期间中国鱿钓船队在西南大西洋的鱿钓生产数据,结合海洋遥感获得的海表温度(SST)、海面高度(SSH)和叶绿素a浓度(CHL-a)数据,匹配组织成不同时空尺度和环境因子的样本集,使用人工神经网络(artificial neural network,ANN)作为中心渔场的预报模型,比较所匹配的样本集对阿根廷滑柔鱼中心渔场预报模型的影响。研究表明,样本的时间尺度为周时,1.0o×1.0o的空间尺度和环境因子为SST所建立的BP中心渔场预报模型,具有最高的预报精度和最小的平均相对变动值(average relative variance,ARV);样本时间尺度为月时,0.25o×0.25o的空间尺度和环境因子为SST所建立的BP中心渔场预报模型,具有最高的预报精度和最小的ARV值。对这两种最优样本集建立的BP中心渔场预报模型进行灵敏度分析发现,不同样本集建立的中心渔场预报模型表达的渔场栖息地适宜程度也不尽相同。研究认为,在建立中心渔场预报模型时,需要考虑海洋环境因子的时空尺度。     

基于约束线性回归的柔鱼栖息地指数渔场预报模型构建

柔鱼(Ommastrephes bartramii)是我国在西北太平洋重要的商业捕捞对象,对其渔场进行准确预报是提高渔业生产能力的重要内容。本研究分别选取2005~2013年我国在该海域的柔鱼渔获量和捕捞努力量作为计算适宜度指数(SI)的2种指标,利用包括海表温度、叶绿素a(Chl-a)浓度、表温梯度强度和100 m水深的Argo浮标水温数据在内的海洋环境因子,通过非线性回归,生成了不同环境因子的SI曲线。在考虑约束条件的前提下,建立2种柔鱼渔场的栖息地指数(HSI)模型,并利用逐步回归剔除不显著的解释变量。2种模型拟合优度比较的结果显示,利用渔获量建立的模型具有更高的精度,其中,7~11月模型的调整后相关系数分别为0.853(P0.001)、0.773(P0.001)、0.789(P0.001)、0.745(P0.001)和0.724(P0.0001)。各环境因子的SI权重系数符合约束条件,并随着季节的变化,权重值有所不同。在主要渔汛期间(7、8和10月),100 m水深温度的SI对HSI得分起到了最关键作用;而在渔汛末期(11月),与海表温度相关的SI成为影响HSI的最重要因子。利用该模型对2014年进行预报实验,预报结果与实际渔场在空间分布上具有一致性。全年统计结果显示,高HSI(0.7)的区域渔获量占总渔获量的49.06%,而低HSI(0.3)区域渔获量仅占9.06%,表明该模型具有一定的渔场预报能力。