采用卷积神经网络构建西北太平洋柔鱼渔场预报模型

对远洋渔场资源和位置进行预报可以为远洋渔业生产及管理提供重要信息。该研究针对西北太平洋柔鱼渔场，利用海洋表面温度遥感信息和中国远洋渔船生产资料，基于深度学习原理，选取卷积神经网络构建西北太平洋柔鱼渔场预报模型。根据不同月份、不同通道构建了多种数据集，用于训练渔场预报模型。训练结果表明，4个通道组合的数据集的训练结果最优，渔汛早期（7-8月）、中期（9月）和后期（10-11月）测试样本的准确率分别为80.5%、81.5%和81.4%。以2015年的真实渔场数据对模型进行验证，模型的平均召回率为82.3%，平均精确率为66.6%，F1得分平均值为73.1%，预测的高产渔区与实际作业的高单位捕捞努力量渔获量区基本匹配。该研究构建的渔场预报模型可以获得较好的准确率，可为其他鱼种的渔场预报模型构建提供新的思路。     

夏秋季西北太平洋柔鱼渔业生物学的初步研究

根据2007年7-10月我国鱿钓船在西北太平洋传统鱿钓作业渔场(150°～165°E,39°～45°N)渔汛期间所采集的柔鱼样本,对夏秋季柔鱼渔业生物学特性进行初步研究。研究得知,渔获物胴长范围为200～436 mm,平均胴长为282 mm,优势胴长为230～320 mm,占总数的81.60%。各月渔获物中雄性个体的平均胴长小于雌性个体。胴长与体重关系的生长指数接近3。渔获物中的性比符合1∶1(P>0.05),但成熟个体中雄性个体所占比例明显比雌性高(P<0.05)。渔获物的性腺成熟度以Ⅰ、Ⅱ期为主,雌性个体性腺成熟晚于雄性个体。缠卵腺长和缠卵腺重随着性腺的成熟而逐步增大。渔获物中胴长组成呈双峰型,且未成熟、成熟个体同时存在,由此判断作业海域中柔鱼存在2个种群,即小型的冬春季产卵群体和大型的秋季产卵群体,且以小型的冬春季产卵群体为主。     

西北太平洋柔鱼渔场变化与黑潮的关系

柔鱼是北太平洋海域的重要经济头足类,黑潮的变化直接影响着柔鱼渔场形成及其空间分布。利用1998-2007年黑潮分布类型,结合同期8-10月我国鱿钓渔船生产数据,分析北太平洋柔鱼渔场变化与黑潮分布的关系。在25°～40°N、125°～150°E海域内,以空间分布率经纬度5°×5°为一个空间单元,共分A(140°～145°E、35°～40°N)、B(145°～150°E、35°～40°N)、C(135°～140°E、30°～35°N)、D(140°～145°E、30°～35°N)和E(145°～150°E、30°～35°N)5个区,将黑潮分布类型分为大弯曲型、小弯曲型和平直型3种。利用渔场重心的纬度向变化作为柔鱼渔场变动的指标。研究认为,A区黑潮分布特征对柔鱼渔场重心纬度影响最大,其次为B区和C区,而其它区影响则不明显。A区出现黑潮大弯曲型时,柔鱼渔场重心明显偏北且概率高;小弯曲型或平直型时,柔鱼渔场重心明显偏南。研究认为,黑潮流轴的走向影响着柔鱼渔场的空间分布。     

海洋环境变化对北太平洋柔鱼个体生长的影响

海洋环境变化会对海洋生物个体大小及其生长产生影响,特别是短生命周期的种类.为此根据2009—2012、2015—2016年8—10月采集的6091尾北太平洋柔鱼样本,对其渔业生物学特征进行了研究,并分析海洋环境因子对其个体生长的影响.结果显示,雌雄个体生物学特征在不同海洋环境年均存在显著差异.柔鱼胴长与太平洋年代际涛动...     

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。     

Impacts of changing spatial scales on CPUE–factor relationships of Ommastrephes bartramii in the northwest Pacific

The selection of spatial scales is of particular importance in modeling relationships between fishery abundance and its influencing factors, because these relationships are significantly affected by spatial scale. Here, we explore the spatial scale effects of catch per unit effort (CPUE)–factor relationships for Ommastrephes bartramii in the northwest Pacific. The original commercial fishery data and oceanographic factors were tessellated to 12 spatial scales from 5′ to 60′ with an interval of 5′. Under the original scale and 12 tessellated scales, we constructed the generalized additive models (GAMs) to model the relationships between the O. bartramii CPUE and the influencing factors, including Year, Month, Latitude (Lat), Longitude (Lon), sea surface salinity (SSS), sea surface temperature (SST), sea surface chlorophyll‐a (Chl‐a) concentration, and sea surface height (SSH). Our multi‐scale analysis showed that the relationships are sensitive to spatial scales. Among the factors, Year, Month, and SSS share quadratic polynomial scaling relations; Lat, SST, and Chl‐a illustrate power law scaling relations; Lon has a linear scaling relation; and SSH presents an exponential scaling relation. Considering the scale sensitivity of the factor sort‐order and the accumulation of explained residual deviance in GAM, we suggest 30′–45′ as the optimal range of spatial scales for analyzing the CPUE–factor relationships for O. bartramii. Our research improves understanding of the impacts of changing scales in fisheries and provides a potential method for the selection of a suitable spatial scale for fisheries analysis and resource surveying.     

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。     

基于不同阶数灰色系统模型的北太平洋柔鱼资源丰度预测

柔鱼（Ommastrephes bartramii）为短生命周期种类,是西北太平洋经济头足类之一。优化资源丰度预测模型能够更科学、有效地为渔业生产提供依据。本研究利用1998—2016年北太平洋柔鱼生产统计数据,采用GM（1,1）模型对不同时间长度的资源丰度（CPUE）进行分析,选择相对误差和方差最小的CPUE序列作为母序列,与太平洋年代际震荡指数 （PDO）、产卵场平均海表温度（SGSST）、育肥场平均海表温度（FGSST）、产卵场平均叶绿素浓度（SGC）、育肥场平均叶绿素浓度（FGC）等因子进行灰色关联分析,并以此分别建立6个不同阶数的灰色预测模型[GM（0,N）模型和GM（1,N）模型],筛选误差最小的模型作为预测柔鱼资源丰度的最佳模型。结果表明,以8年CPUE序列的建模为最佳,其平均相对误差最小,为6.28%;同时,GM（0,N）模型的预测精度普遍比GM（1,N）模型的要高,其中包含2月SGSST、10月FGSST、8月FGC和10月PDO的GM（0,5）模型为最优,拟合相对误差为3.87%,预测相对误差为1.18%,可作为预测北太平洋柔鱼资源丰度的最优模型。     

未来气候变化情景下西北太平洋柔鱼资源补充量预测

结合1996—2005年西北太平洋柔鱼经验产卵场、推测产卵场和索饵场各月适宜水温面积占总面积的比例(P;),分析其与柔鱼单位捕捞努力量渔获量(catch per unite effort, CPUE)之间的相关关系,选取统计关系显著的P;与CPUE建立线性预报模型,在RCP4.5和RCP8.5两种情景下,对2025、2055和2095年柔鱼资源补充量进行预测。结果表明:在气候变化下,柔鱼经验产卵场适宜SST范围向北移动,到2095年移动至经验产卵场最北缘,1—4月经验产卵场平均P;呈下降趋势:但变化不显著;推测产卵场适宜SST范围向北移动,到2095年移动至推测产卵场最北缘,且已超过推测产卵场范围,1—4月推测产卵场平均P;呈下降趋势,变化显著;索饵场适宜SST范围向北移动且有扩张趋势,7—10月索饵场平均P;呈下降趋势,变化显著。相关分析表明,1996—2005年2月和3月推测产卵场P;与CPUE显著正相关。未来柔鱼CPUE呈下降趋势:到2025年,柔鱼CPUE为(208.87±5.46)t/艘;到2055年,为(198.00±47.92)t/艘;到2095年,为(154.35±48.72)t/艘。到2095年,相比于2000年柔鱼CPUE最大下降60.08%。建议采取兼容气候适应性的柔鱼资源养护管理措施。     

基于BP神经网络的西北太平洋柔鱼资源丰度预测

柔鱼是具有巨大开发潜力的重要经济头足类种类,广泛分布在太平洋海域。柔鱼是短生命周期种类,其生活史过程与栖息地的海洋环境条件有重要关联,海洋环境因子的时空分布与变化显著影响着柔鱼资源的分布范围和资源密度。本文基于监督式学习算法的BP神经网络模型,综合多源卫星遥感观测获取得到的海表温度（Sea surface temperature;SST）、叶绿素a浓度（Chlorophyll-a concentration;Chl-a）、海表面高度距平（Sea surface height anomaly;SSHA）、海水质量变化和地转流等海洋环境因子,对西北太平洋柔鱼资源丰度的时空分布进行了模拟和预测。以上海海洋大学中国远洋渔业数据中心2004~2017年的西北太平洋海域的柔鱼历史渔业捕捞数据为参考值,对基于多源卫星遥感观测的多海洋环境因子的柔鱼资源丰度的模拟和预测结果进行了精度评定。结果表明,与仅采用SST、Chl-a和SSHA等进行柔鱼资源丰度时空分布预测的传统方案相比,进一步加入海水质量变化和地转流后,可有效提高利用BP神经网络对西北太平洋柔鱼资源丰度进行模拟和预测的精度：改进方法模拟的标准差（Standard deviation; STD）和均方根误差（Root mean square error; RMSE）均提高了22%;且预测的STD提高了31%,RMSE减少了26%。