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。     

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。     

地理信息系统在海洋渔业中的应用现状及前景分析

地理信息系统(geographic information system,GIS)作为一种高效的时空分析工具,于20世纪80年代末期应用于海洋渔业领域,并在渔海况数据采集与分析、渔业资源与海洋环境关系、水产养殖选址、渔业资源评估与分析、标志放流、海洋生态系统以及渔情预报等方面得到广泛应用。但GIS在渔业方面的应用仍然面临着巨大挑战,渔业信息已不再局限于渔业数据及相关环境数据,还应包含与渔民本身相关的社会经济数据,即未来的海洋渔业GIS应是一个集自然资源与环境系统、人类系统、社会系统与经济系统为一体的综合系统。基于生态系统的海洋渔业管理及可持续性已得到全社会和国际组织的共同关注,GIS相比于传统分析方法具有很大的优势,将有助于提高海洋渔业信息决策分析。未来GIS在海洋渔业中的应用将注重以下几个方面:(1)基础数据库的建立及数据标准化;(2)鱼类关键栖息地的分析与研究;(3)海洋保护区的确定;(4)渔业资源的长期监测与管理;(5)鱼类洄游分布及海洋环境的三维化。结合我国大洋渔业的研究现状,提出了建立基于GIS我国大洋渔业信息系统的框架。     

渤、黄、东海海洋初级生产力的遥感估算

通过对多年的东海、黄海南部实测海洋初级生产力与环境数据的分析，采用非线性最小二乘法，得到海洋初级生产力的遥感估算模型。利用从2000年1月-12月的SeaWiFS数据反演得到的叶绿素a浓度、透明度、辐照度数据，以及同期的NOAA数据反演得到的海表水温数据，通过该模型，提取出我国海区的海洋初级生产力的时空分布信息。结果表明，在东海、黄海和渤海初级生产力季节变化明显，在东海，最大初级生产力的月份为5月，最小月份为2月。而在黄海和渤海，最大初级生产力的月份为8月，最小月份为2月。在大洋区，初级生产力的季节变化相对较小。与相关的文献资料比较该模型能较好地反映渤、黄、东海的海洋初级生产力的时空分布信息及其变化情况。由于我国海区大部分是二类水体，水光学、水文特性比较复杂，叶绿素浓度等遥感产品的精度有待进一步的提高，叶绿素浓度及其剖面分布估算不准，对整个模式的精度影响很大。同时由于所用的实测数据及其分布区域、时间的限制，以及没有同步数据，对该模型的结果还要经过进一步的检验。     

海洋环境对东、黄海鲐鱼灯光围网捕捞效率的影响

根据1999年8月至2003年12月,东、黄海大型鲐够灯光围网捕捞量与捕捞努力量数据,利用逐步回归广义加性模型(GAM,Generalized Additive Models)分析了月光亮度(用农历日表示)和海洋遥感数据(海表水温、海表水温距平、海表水温梯度、叶绿素a浓度、叶绿素a浓度距平、风速、平均海面高度距平、涡动能)共9个环境要素与名义单位捕捞努力量渔获量(CPUE,Catch Per Unit Effort)的关系,以研究其对大型鲐鱼灯光围网捕捞效率的影响.研究表明,32°N以北渔场,海表水温、农历日、平均海面高度距平、海表温度梯度及风速与名义CPUE(名义CPUE加1取对数,下同)存在显著关系;而29 °N以南渔场,平均海面高度距乎、农历日、风速、涡动能,海表温度距平与名义CPUE存在显著关系;南、北渔场,叶绿素a浓度及其距平与名义CPUE不存在显著关系.研究认为,在南、北渔场,月光亮度越亮、风速增强均会使捕捞效率降低,捕捞效率较高的位置常分布于平均海面高度距平高值与低值之间的一些海域;北部渔场,海表温度降低有利于捕捞效率的提高,海表温度梯度对捕捞效率的影响是负效应;南部渔场,海表温度距平过高或过低均不利于捕捞效率的提高,涡动能较大有利于提高鲐鱼的捕捞效率.     

应用贝叶斯生物量动态模型评估印度洋黄鳍金枪鱼资源

利用贝叶斯生物量动态模型对印度洋黄鳍金枪鱼(Thunnus albacares)资源进行了评估,并分析了不同标准化单位捕捞努力渔获量(catch per unit effort,CPUE)、内禀增长率(r)先验分布对评估结果的影响。结果表明:(1)模型能较好拟合日本延绳钓渔业的标准化CPUE,但对中国台湾延绳钓渔业的标准化CPUE拟合较差;当模型单独使用日本标准化CPUE时,评估结果显示印度洋黄鳍金枪鱼被过度捕捞;若模型单独使用中国台湾标准化CPUE,则结果相反,显示印度洋黄鳍金枪鱼未被过度捕捞;而当同时使用两个标准化CPUE时,日本标准化CPUE数据获得更大估计权重,因此,评估结果与单独使用日本标准化CPUE的结果类似。(2)当r采用无信息先验时,r估计偏小,而环境容纳量(K)估计则偏大,参数估计不合理;当r采用信息先验时,r与K的后验分布估计相对合理;由于r与K存在显著的负相关关系,生物量动态模型难于同时有效估计这两个参数,特别是在数据质量较差情况下,因而采用信息先验能提高生物量动态模型参数估计的质量。(3)本研究利用偏差信息准则(Deviance Information Criterion,DIC)与均方误差(Mean Square Error,MSE)统计量对模型进行了比较,并选择模型S8用于评价印度洋黄鳍金枪鱼的资源状态。评估结果认为印度洋黄鳍金枪鱼被过度捕捞,既存在捕捞型过度捕捞,也存在资源型过度捕捞,这与资源合成(Stock synthesis version 3,SS3)等模型的评价结果一致。     

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。     

GLM模型和回归树模型在CPUE标准化中的比较分析

在渔业资源评估中,CPUE(catch per unit effort)标准化是基础性工作。一般线性模型(generalized linear model,GLM)已成为CPUE标准化的基本方法,但GLM模型在误差结构、自变量的选择、缺失数据、复杂交互效应及异常值处理等方面仍然缺乏灵活性。本文基于模拟数据及我国东、黄海鲐鱼(Scomber japonicus)灯光围网渔业数据,比较和分析了基于GLM模型与回归树模型在CPUE标准化中的效果。研究表明:当渔业数据不存在非线性关系与异常值时,GLM模型与回归树模型均能较好地对CPUE进行标准化,但由于回归树模型具有阶跃函数特征,因而GLM模型更具优势;在非线性关系及异常值存在的条件下,回归树模型对CPUE的标准化具有相对较小的估计误差,模型更简约、有效。由于回归树模型能可视化显示自变量与应变量间的复杂关系,因此,更有利于探索和分析渔业数据。     

中小尺度下西北太平洋柔鱼资源丰度的空间变异

西北太平洋柔鱼是我国最重要的远洋捕捞对象之一,掌握其资源分布在空间上的分布特征将可为资源的可持续开发和利用提供基础。本文采用2011年8-10月我国在北太平洋150?-160?E、38?-48?N海域的柔鱼生产统计数据,以单船日产量(CPUE)为资源丰度指标,分经纬度10′?10′、20′?20′、30′?30′、40′?40′、50′?50′、60′?60′和70′?70′等7个尺度,利用地统计学方法对柔鱼资源丰度的空间分布特征进行了分析,探讨柔鱼资源丰度的空间变异特性。结果显示,8-10月柔鱼资源丰度均以指数模型拟合产生的空间自相关异质性程度最好;小尺度下(10′?10′、20′?20′、30′?30′)柔鱼资源丰度空间结构表现出中等水平及其以上的空间自相关变异程度,中尺度下(40′?40′、50′?50′、60′?60′和70′?70′)则相对比较低,基本上为弱空间自相关变异程度;柔鱼资源丰度空间结构显示有各向异性,8月和9月的方向角分别为西北-东南走向和东北-西南走向,10月受柔鱼性成熟开始南向洄游以及海洋环境的影响,其方向角变化较大。此外,论文对柔鱼资源丰度的适宜尺度作了进一步探讨,综合分析认为CPUE空间变异的研究应以小尺度为适宜,其中30′?30′最为稳定。论文结合柔鱼的栖息环境等,分析了它们对资源丰度时空变异及其特征的影响。     

渔业资源评估中的回顾性问题

回顾性问题是指,随着渔业数据逐年加入,渔业资源评估结果如资源量或捕捞死亡系数等出现系统性偏差。多种渔业资源应用不同评估模型进行渔业资源评估,其结果常存在回顾性问题,这使得渔业资源评估的结果存在不确定性,不利于渔业资源合理的管理与开发,因此,回顾性问题是目前渔业资源评估研究中的热点与难点之一。回顾性问题的度量目前主要采用MOHNρ,产生回顾性问题的原因主要可归纳为数据错误与模型假设错误。目前,尽管有多种方法用于诊断、分析回顾性问题的成因,但这些方法均存在局限性。针对回顾性问题,渔业资源评估学者根据其研究对象的特点提出了校正回顾性问题的方法,但目前仍缺乏通用的方法或手段以校正或避免回顾性问题。在渔业资源评估中,若结果存在回顾性问题,则表明数据或模型假设存在问题。因此进行回顾性分析,是评估数据质量及检查数据与模型假设是否一致的有效手段。