西北太平洋秋刀鱼CPUE标准化研究

秋刀鱼(Cololabis saira)是西北太平洋海域重要的渔业种类之一,其资源评估工作已成为热点问题,单位捕捞努力量渔获量(CPUE)标准化可以为开展有效的资源评估研究提供科学依据。为此,本研究利用2003~2017年中国大陆西北太平洋秋刀鱼渔业生产统计资料,结合卫星遥感获得的海洋环境数据,如海表面温度、海表温度梯度、海表面高度等,基于广义线性模型(General linear model, GLM)和广义可加模型(Generalized additive model, GAM)对中国大陆西北太平洋秋刀鱼渔业进行CPUE标准化。结果显示,根据BIC准则,在GLM模型结果中,年份、月份、经度、纬度、海表面温度、海表面高度、海表温度梯度及年份与月份对CPUE具有显著影响,并组成了GLM模型的最佳模型,对CPUE偏差的解释率为52.47%;在GAM模型结果中,除上述8个影响变量外,交互项月份与经度和月份与纬度也对CPUE影响较大,GAM的最佳模型对CPUE偏差的解释率为61.9%。通过5-fold交叉验证分析发现,GAM模型标准化结果较优于GLM模型,更适合于西北太平洋秋刀鱼渔业CPUE标准化。     

西北太平洋柔鱼适宜栖息地动态变化研究

柔鱼(Ommastrepes bartramii)是短生命周期种类,具有较高的经济价值和重要的生态地位,研究柔鱼资源对我国的远洋渔业发展有重要作用。本研究根据2005～2016年8～10月西北太平洋柔鱼渔业数据以及海表温度(Sea surface temperature, SST)数据,依据前人建立的柔鱼栖息地适宜性指数模型(Habitat suitability index, HSI)计算适宜柔鱼栖息地面积大小,并与柔鱼单位捕捞努力量渔获量(Catch per unit of fishing effort, CPUE)和渔获量进行相关性分析。研究发现,2015年平均适宜栖息地(HSI0.6)面积范围最大,达到1087369km2;2008年平均适宜栖息地面积范围最小,仅为618407.5 km~2。所选区域内适宜栖息地分布能有效反映柔鱼的资源分布情况,但其适宜栖息地面积大小与渔获量和CPUE之间不存在显著相关性(P0.05)。其原因可能有:鱿钓渔船作业集中,导致单船渔获量不能表征实际CPUE;大尺度的气候变化,特别是厄尔尼诺和拉尼娜现象会影响柔鱼资源量;黑潮与亲潮的变化也会影响柔鱼资源量。     

基于BP神经网络的阿根廷滑柔鱼资源CPUE标准化研究

西南大西洋阿根廷滑柔鱼(Illex angentinus)是世界上重要的经济柔鱼类,也是我国远洋鱿钓的主要捕捞对象之一.单位努力量渔获量(CPUE)是渔业中广泛使用的表达种群丰度的指标,但CPUE易受到其他因素的影响,需对其进行标准化.本研究利用2012-2017年1-4月中国大陆西南大西洋阿根廷滑柔鱼鱿钓生产统计数据...     

基于深度学习的西北太平洋柔鱼渔场预测

柔鱼为西北太平洋主要的经济头足类物种,准确判别渔场空间分布能够更科学、有效地为渔业生产提供依据。在海洋渔业和海洋遥感的大数据时代下,如何提高模型精度、稳定性、计算效率,提取并挖掘有价值信息成为渔场学研究的挑战性问题。为此,本研究基于深度学习和渔场学理论,采用人工智能最前沿的U-Net模型,以海表面温度(SST)为输入因子,中心渔场分布为输出因子,构建了1998—2019年每年7—11月中心渔场预测模型。结果显示,验证集准确率为86.7%,训练集准确率为89.7%,测试集(2020年)的准确率、精确率、召回率和F1分数分别为87.2%、0.91、0.87和0.89,实际作业的渔获量数据与预测的中心渔场范围基本匹配,模型应用效果良好。在不同气候事件下,模型性能具有较好的适应能力。模型分析显示,厄尔尼诺事件下中心渔场纬度向南偏移,拉尼娜事件则相反。研究表明,本研究构建的U-Net模型可有效解决复杂数据下渔场预测的问题,提高渔场预测模型精度。本研究可为人工智能技术实现中心渔场的预报提供基础,具有很好的应用前景。     

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。     

西北太平洋海域柔鱼渔场分析探讨

本文根据 1 993- 1 998年我国西北太平洋海域柔鱼渔场的探捕调查和生产情况 ,较为系统地分析柔鱼渔场的形成机制、渔场种类以及环境条件与渔场之间的相互关系。黑潮暖流与亲潮寒流的交汇形成了柔鱼渔场 ,两个流系的变化对中心渔场的位置、渔期、渔发有着直接的影响。渔场形成与表层水温、温跃层以及深层水温关系极为密切。1 60°E以西海域 ,表层水温为 1 7- 2 0℃ ,50米水层内有温跃层。1 60°E以东海域表层水温为 1 1 - 1 3℃ ,1 0 0米水层水温为 9- 1 0℃。     

西北太平洋柔鱼渔情速报系统的开发

The neon flying squid, Ommastrephes bartrami, is one of the most important jig fisheries in the northwest Pacific Ocean. In order to understand the movement of O. bartrami fishing-ground better and supply O. bartrami fishing-ground information for Chinese fishing boats in the northwest Pacific ocean, the fishing condition analysis and forecasting system of O. bartrami was developed successfully. The system was based on established comprehensive database, which included the catch data of O. bartrami (total yields, count of total fishing boats, fishing position etc. ) and oceanic environmental information (SST, SST gradient etc. ). Artificial intelligent technology about case-based reasoning was also combined with GIS component technology successfully in the system. The process and function of system establishment are composed of four parts: setting up of case database for central fishing-ground and its environmental factors, knowledge reasoning of fishery information, GIS visualization analyzing as well as trend forecasting of central fishing-ground and information production mapping. At last as an example of the results, an experimental central fishing-ground forecasting of O. bartrami from 9 to 15 in July 2002 in the northwest Pacific Ocean was given in the paper. The results showed that through three class similar searching forecasting central fishing-ground would move west, and indicating that forecasting of the system for O. bartrami central fishing-ground was correct by comparing to real fishing-ground from 16 to 22 in July 2002. Consequently, artificial intelligent expert system technology about case-based reasoning is a useful method for fishing condition and fishing-ground forecasting.     

中国大陆阿根廷滑柔鱼鱿钓渔业CPUE标准化

阿根廷滑柔鱼是我国重要的头足类渔业之一,单位捕捞努力量渔获量(CPUE)标准化是对其资源进行评估的重要内容.研究根据2000-2010年中国大陆在西南大西洋的鱿钓产量统计数据和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),利用广义线性模型(general linear model,GLM)和广义加性模型(generalized additive model,GAM)对中国大陆西南大西洋阿根廷滑柔鱼渔业CPUE标准化.GLM模型结果表明,年、纬度、表温以及交互项年与纬度对CPUE影响最大.GAM模型研究结果则表明年、月、经度、纬度、表温、海面高度以及交互项年与纬度、年与经度对CPUE影响较大.根据AIC准则,包含上述8个显著变量的GAM模型为最佳模型,对CPUE的解释率为49.20％.高CPUE出现在夏季表温为12～16℃、海面高度为-20 ～20 cm和46.5° ～48.5°S范围内.研究表明,GAM模型较GLM模型更适合用于西南大西洋阿根廷滑柔鱼渔业CPUE标准化.     

西北太平洋柔鱼渔场分布与水温关系的研究

根据卫星遥感获取的海表水温和多年来我国在西北太平洋的柔鱼生产统计资料 ,探讨西北太平洋柔鱼渔场与水温分布特征。研究结果表明 ,15 0°E以西的柔鱼渔场 ,中心位置位于 4 1°N、14 6°E附近 ,渔场表层水温范围在 10～ 19℃之间 ,中心渔场表层水温为 13～ 18℃ ;15 0～ 16 0°E之间的柔鱼渔场 ,中心位置位于 4 2°0 0′N、15 5°0 0′E附近 ,渔场表层水温范围为 14～ 2 1℃ ,中心渔场表层水温约为 15～ 2 0℃。温度场特征分析显示 ,柔鱼中心渔场分布与冷水锋面、冷暖水切变锋面和暖水舌锋的变动密切相关。     

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。     

不同气候模态下西北太平洋柔鱼渔场环境特征分析

柔鱼冬春生群体广泛分布于西北太平洋,其种群分布与大小受气候变化和环境因子调控。本实验根据中国鱿钓组提供的1995—2011年渔业捕捞数据和海洋环境数据包括海表温度(SSTA)、海表面高度(SSHA)和混合层深度(MLDA)的距平值,分析不同气候模态下(PDO暖期和PDO冷期)柔鱼渔场环境的变化。结果显示,PDO暖期时,柔鱼CPUE高;PDO冷期时,CPUE变低。柔鱼渔场SSTA、SSHA和MLDA年间变化显著,各环境变量的时间变化与PDO冷暖相位对应。SSTA和SSHA与PDO指数负相关,滞后时间分别为–9~10月和–20~17月,且均在0月时相关系数最大;而MLDA与PDO指数呈正相关,滞后时间为–6~5月,在–1月相关系数最大。利用经验正交函数分析了SSTA、SSHA和MLDA时空变化的主要模态,前5个模态特征向量分别反映了西北太平洋柔鱼渔场SSTA、SSHA和MLDA分布场78.73%、32.82%和64.57%的信息。研究表明,气候模态变化驱动柔鱼渔场环境的变化,进而对西北太平洋柔鱼资源丰度产生显著影响。     

厄尔尼诺事件对西北太平洋柔鱼种群动态的影响

为了解西北太平洋柔鱼资源量变动与气候变化如厄尔尼诺事件等的关系,实验假设尼诺指数 (oceanic Ni?o index,ONI) 影响柔鱼种群动态参数内禀自然增长率 (intrinsic rate of growth, r) 和最大环境容纳量 (carrying capacity, K) 并分别建立 4 种剩余产量模型 (SP、E_r-EDSP、E_K-EDSP、E_r- E_K-EDSP) 探索厄尔尼诺事件影响下西北太平洋柔鱼的种群资源状态变化趋势。结果发现, E_r-EDSP、E_K-EDSP、E_r-E_K-EDSP 等 3 个加入气候因子模型的偏差信息准则 (deviance information criterion,DIC) 值小于传统剩余产量模型的 DIC 值,其中 E_rE_K-EDSP 模型 DIC 值最小,模型精度最高,估计的最大可持续产量 (maximum sust...     

利用分位数回归法估算西北太平洋柔鱼生长率

柔鱼(Ommastrephes bartramii是西北太平洋重要的经济头足类,其生长率估算是渔业生物学研究的主要内容之一.本文根据2007年7～10月西北太平洋海域连续采集的柔鱼样本,利用分位数法对其生长率进行估算.结果表明,分位数τ分别为0.05、0.1、0.25、0.5、0.75、0.9、0.95时,雌性在时间上...     

基于耳石微结构的西北太平洋柔鱼群体结构、年龄与生长的研究

根据2007年7—10月在西北太平洋柔鱼传统作业渔场采集的样本,利用耳石微结构对其渔获群体结构、年龄与生长进行了研究。分析认为,雌性个体胴长为200～395 mm,日龄为123～258 d;雄性个体胴长为200～353 mm,日龄为127～274 d。7、8月渔获样本的优势日龄为151～180 d,9月为181～210 d,10月为211～240 d。孵化日期为2006年12月下旬至2007年6月上旬,其中1—4月为高峰期。雌性个体的胴长绝对生长率平均为(1.175±0.127) mm/d,雄性为(0.952±0.213) mm/d。其胴长、体质量与日龄的关系可分别用线性和指数方程来拟合,雌、雄个体胴长和体质量生长存在显著差异。研究认为,传统作业渔场中大多数渔获属冬春生群,7—10月各月优势日龄组呈现出随月变化一致的趋势,进一步印证了柔鱼轮纹为日周期的结论。推测认为,柔鱼孵化后,从产卵场洄游至索饵场需要4～6个月的时间。     

基于贝叶斯Schaefer模型的西北太平洋柔鱼资源评估与管理

利用基于贝叶斯统计方法的Schaefer模型分均匀分布、正态分布和随机分布3种方案,对西北太平洋柔鱼资源量进行评估,并对其管理策略做了风险分析。研究认为,在均匀分布的基准方案下,参数r、K和q的后验概率分布与先验概率分布存在较大差异,这表明本研究采用的年渔获量和CPUE数据为贝叶斯资源评估模型提供了足够多的信息。正态分布和随机分布2种方案下模型参数的预测值及估算的最大可持续产量较接近,但小于基准方案。研究认为,3种方案下,1996—2004年捕捞死亡率都远低于限制参考点F_0.1,1996—2004年渔获量也小于最大可持续产量,这表明目前西北太平洋柔鱼资源处于良好状况,没有遭受过度捕捞。决策分析表明,在相同的收获率情况下,基准方案得到的2019年资源量和渔获量均大于其它2种方案,但是资源崩溃的概率最大。保守的管理策略应将收获率控制在0.3左右,持续渔获量在13万t左右。     

西北太平洋鸢乌贼种群遗传结构

为检测西北太平洋鸢乌贼种群遗传结构,采用线粒体DNA细胞色素b基因(Cytb)序列分析方法对鸢乌贼东海群体、南海群体与菲律宾海群体进行遗传变异分析。结果显示,(1)所有群体总的单倍型多样度与核苷酸多样度分别为0.982±0.006、0.012±0.006;菲律宾海群体对应的遗传多样度均最高,分别为0.973±0.014、0.015±0.008;南海群体与东海群体的单倍型多样度分别为0.959±0.026、0.943±0.031,核苷酸多样度均为0.006±0.003。3个地理群体均具有较高的遗传多样性水平。(2)分子方差分析结果显示,34.6%的遗传变异来自于群体间,群体间遗传分化极显著。两两群体间Fst分析表明,西北太平洋鸢乌贼群体间均具有极显著的遗传分化。构建的单倍型邻接系统树和最小跨度树显示,西北太平洋鸢乌贼群体存在明显的系统发育谱系结构(谱系A、B、C),3个谱系单倍型类群间也存在极显著的遗传分化(Fst=0.735~0.805)。(3)中性检验和核苷酸不配对分析结果均表明,谱系B可能经历过近期群体扩张事件,发生群体扩张的时间在10.3~12.5万年前。综合分析认为,西北太平洋鸢乌贼的种群遗传结构模式及系统发育地理格局模式是由其栖息地海洋环境与更新世气候变化共同塑造的。建议在渔业管理上将3个地理群体划分为3个独立的管理单元。     

基于最大熵模型模拟西北太平洋柔鱼潜在栖息地分布

为模拟西北太平洋柔鱼(Ommastrephes bartramii)潜在栖息地分布,分析柔鱼渔场时空变化和环境变化规律。利用2011—2015年中国鱿钓船在西北太平洋海域获得的柔鱼渔业生产数据,结合该海域海洋环境遥感数据,包括海表面温度(sea surface temperature, SST)、叶绿素a (Chlorophyll-a, Chl a)浓度、净初级生产力(net primary productivity, NPP)、混合层深度(mixed layer depth, MLD)及海平面异常(sea level anomaly, SLA),采用最大熵模型对柔鱼潜在栖息地进行模拟,并利用ArcGIS软件对栖息地适宜性进行评价。结果显示,7月柔鱼最适宜区主要分布在39°N～43°N, 150°E～163°E。8月柔鱼最适宜区向东移动,较适宜区向北扩张至46°N。9月柔鱼最适宜区和较适宜区面积向西缩小,主要集中在40°N～46°N, 150°E～160°E。10月最适宜区和较适宜区向南移动,主要分布在40°N～45°N,150°E～165°E。各月影响柔鱼潜在分布的重要环境因子有所差异,7—8月为SST,9月为MLD和SST,10月为NPP和SST。研究表明西北太平洋柔鱼分布受海洋环境因子的影响,时空变化明显,最大熵模型对西北太平洋柔鱼潜在栖息地分布的模拟精度非常高。