基于神经网络的东南太平洋茎柔鱼渔场预报模型的建立及解释

东南太平洋秘鲁茎柔鱼(Dosidicus gigas)是我国鱿钓船的重要捕捞对象。准确预报中心渔场是提高渔业生产能力的重要内容。本文根据2006~2009年我国远洋船队东南太平洋秘鲁茎柔鱼生产统计数据(月份、经度、纬度)及遥感获得的表温、Nio 3.4区海表温度异常、海面高度资料,利用反向传播(EBP)神经网络建立秘鲁茎柔鱼中心渔场预报模型。在此基础上,尝试使用神经网络解释图(neural interpretation diagram)、自变量相关(independent variable relevance)、灵敏度分析(sensitivity analyses)三种方法解释EBP模型权重,推断东南太平洋茎柔鱼中心渔场形成的主要影响因子。结果认为,影响中心渔场的3个主要影响因子为Nio 3.4区海表温度异常、表温和纬度,其贡献率分别为28.95%、22.1%和19.68%。利用EBP神经网络建立的预报模型不仅在预报精度上达到要求,而且能够很好地解释秘鲁茎柔鱼中心渔场的形成机制。     

东南太平洋智利竹䇲鱼资源渔场时空分布

根据2003—2011年东南太平洋智利竹■鱼生产统计数据,利用灰色关联评价等数理方法对东南太平洋智利竹■鱼资源和渔场的时空分布特征进行分析。结果表明,2003—2011年间东南太平洋智利竹■鱼渔场重心主要分布在80°W～95°W、40°S～45°S范围内,随着月份的增加逐步向西北方向移动,并从8月份渔场开始分为两个区域,其渔场重心逐渐向西北和东北两个方向偏移,到10月份逐渐偏移到最北端。在产量比重上,东南太平洋智利竹■鱼渔场分布具有明显的季节变化:秋季渔场分布纬度处于最南端,变化范围相对集中,主要分布在80°W～95°W、40°S～45°S区域内;冬季渔场纬度逐渐北移,春季渔场处于最北端,且变化范围较大。这种变化与渔场重心的分布相一致。经度上集中分布于79°W～101°W区域,纬度上集中分布于30°S～45°S区域。79°W～101°W和30°S～45°S这一区域作业次数也相对较高。灰色关联度表明,9年间东南太平洋智利竹■鱼的资源状况较好,研究竹■鱼的资源时空分布为其今后的可持续开发与管理提供科学依据。     

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...     

2003-2012年秘鲁外海茎柔鱼资源丰度年间变化分析

茎柔鱼是世界上重要的经济头足类,也是我国大陆鱿钓渔业最重要的捕捞对象之一。根据中国大陆鱿钓船2003-2004年、2006-2012年9年的渔业生产统计数据和卫星遥感获得的海洋环境数据,利用广义线性模型(generalized linear model,GLM)和广义加性模型(generalized additive model,GAM)对秘鲁外海茎柔鱼的资源丰度进行CPUE标准化,分析秘鲁外海茎柔鱼资源丰度年际变化。经显著性检验,得到最终选择加入模型的自变量有年、月、纬度、经度、叶绿素浓度、年与经度交互项、年与纬度交互项、月与经度交互项、月与纬度交互项共9个自变量。GAM结果表明,模型自变量对因变量的决定系数高达42.3%。标准化后CPUE与名义CPUE变化趋势相同,年平均值略低于名义CPUE,2003-2012年秘鲁外海茎柔鱼资源丰度年间变化较大,资源丰度最高的年份为2004年,GLM标准化后的平均CPUE为7.94 t/d;资源丰度最低的年份为2007年,GLM标准化后的平均CPUE为3.28 t/d。     

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。     

秘鲁鳀资源变动及与海洋环境要素的关系研究进展

秘鲁鳀(Engraulis ringens)是一种小型中上层鱼类。作为重要的商业性鱼类之一,秘鲁鳀的捕捞产业曾形成了世界上最大的单鱼种渔业,但其产量的年间差异非常大,上升流流场结构变化是其产量变化的重要影响因素。上升流对秘鲁鳀捕捞量的作用机制可归纳为低纬度的地理位置、适宜的水温结构、低溶解氧、高能量传递效率的食物网以及复杂的海洋环境要素变化五个方面。秘鲁鳀渔业生物学的多个方面都显著地受到了海洋环境变化的影响。此外,与气候相关的大尺度海洋生态系统周期性变化(regime shift)也影响到了秘鲁鳀的资源变动。本研究认为,今后在加强对长时间尺度生态系统周期性变化的研究同时,也应注重结合海洋环境变化、捕捞因素及种群的内部动力过程这三者之间的关系,结合基于个体的海洋动力学,建立秘鲁鳀资源评估及预测的模型,为合理开发和管理提供基础。     

阿根廷滑柔鱼（Illex argentinus）适宜栖息地模型比较及其在渔场预报中的应用

根据2003–2007年1–5月西南大西洋阿根廷滑柔鱼生产统计数据以及表温(SST)、海面高度(SSH)等海洋遥感数据,以作业次数为基础采用外包络法建立SST、SSH的适应性指数模型。分别采用算术平均法(AMM)和几何平均法(GMM)建立栖息地指数(HSI)模型,并对2003–2007年1–5月的HSI值与实际产量和作业次数作比较。研究结果显示,AMM和GMM均拟合较好,HSI>0.6时,AMM的产量和作业次数比例分别为86.75%和89.82%;GMM的产量和作业次数比例分别为84.30%和85.80%,AMM稍优于GMM。利用2008年1–5月的阿根廷滑柔鱼生产数据进行实证分析,结果显示,作业渔场主要分布在HIS>0.6的海域,其产量占总产量的64%以上,作业次数占总作业次数的68%以上;基于SST和SSH的AMM 栖息地指数模型可用于阿根廷滑柔鱼中心渔场的实时动态预报,为该资源的高效开发提供科学依据。     

渔情预报技术及模型研究进展

随着渔业资源的衰退和渔业生产成本的增加,渔业企业对于渔情预报的要求不断提高,渔情预报技术和模型的研究受到了越来越多地重视,已经成为渔场学研究的重点之一。渔情预报可分为关于资源状况的预报、关于时间的预报和关于空间的预报,各类预报对渔业生产和管理都具有重要的意义。本文结合国内外研究现状,简要概述了渔情预报的理论和方法,包括渔情预报相关的渔场学基础、数据模型和预报模型,重点介绍了基于统计和机器学习、人工智能方法的渔情预报模型,并对各种模型在渔情预报应用中的优势与缺陷进行了总结,最后针对渔情预报系统应用中存在的问题,对渔情预报研究提出了一些建议：建立专为渔业服务的海洋环境预报系统;进行长期和系统的渔业资源调查,并针对不同鱼种和海区对数据获取和处理方法进行标准化和规范化;借助随机模拟方法降低模型不确定性,提高预报精度。     

中西太平洋长鳍金枪鱼渔场重心时空分布研究

长鳍金枪鱼作为高度洄游的大洋性鱼类,有较高的经济价值。为掌握中西太平洋长鳍金枪鱼的资源时空分布以可持续开发利用,笔者根据2009—2018年世界各国在中西太平洋的长鳍金枪鱼延绳钓作业数据,利用统计和K-means聚类方法探究长鳍金枪鱼资源的时间变化趋势与空间分布特征。研究结果显示：2009—2018年间长鳍金枪鱼渔场重心主要分布在E 155°～W 160°,S 15°～S 30°海域;北半球冬季(12月—翌年2月)主要集中在北半球低纬度海域(N 0°～N 10°),渔场重心向西北偏移;南半球冬季(6—8月)主要集中在南半球低纬度海域(S 12°～N 22.5°),渔场重心向东南偏移。渔场重心的空间分布受海面温度异常的影响较显著：当海面温度距平值整体偏高时,渔场重心零散分布于中部海域;海面温度距平值相对偏低时,渔场重心向东南与西北两侧偏移。本研究结果有助于中西太平洋长鳍金枪鱼的可持续开发利用与科学管理。     

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。