基于LightGBM的南太平洋长鳍金枪鱼渔场预报模型研究

长鳍金枪鱼以高经济效益、资源丰富等优点成为世界金枪鱼渔业主要捕捞目标之一,进行长鳍金枪鱼渔场预报研究,可以有效提高渔获产量,对渔业生产具有重要意义。传统的线性模型在面对复杂多变的海洋环境数据时无法准确分析其关键因子。本研究选取2000—2015年南太平洋长鳍金枪鱼的延绳钓生产数据,结合海表温度、叶绿素a质量浓度和海面高度等海洋环境因子以及月份和经、纬度等时空数据,采用集成学习模型—轻度量化梯度促进机(LightGBM)模型进行长鳍金枪鱼渔场预报,并与朴素贝叶斯、XGBoost和BP神经网络模型进行对比。同时采用网格搜索算法获取LightGBM模型的最优参数,利用交叉验证法验证模型的稳定性。试验结果表明,利用LightGBM模型对南太平洋长鳍金枪鱼渔场的最佳预报准确率可达72.6%,对比其他模型,LightGBM模型的准确率有了显著提高。研究表明,海面高度和海面温度为南太平洋长鳍金枪鱼渔场形成的关键影响因子。     

2011年南太平洋长鳍金枪鱼渔场时空分布及其与主要海洋环境变化特征

长鳍金枪鱼(Thunnus alalung)是南太平洋金枪鱼渔业的主要捕捞种类之一,具有很高的经济价值,掌握其渔场分布与主要海洋环境因子关系是高效开发利用的基础。根据2011年我国南太平洋渔业生产数据和遥感环境数据,按周分析了长鳍金枪鱼单位捕捞努力量渔获量(Catch per unit of fishing effort,CPUE)的时空变化及与主要环境因子之间的关系。结果表明,南太平洋长鳍金枪鱼渔场重心主要集中在13°S~23°S,164°E~174°E,总体走势为先向东南方向迁移,后又沿西北方向推移。长鳍金枪鱼全年均可作业,其中5月至7月渔获量最高。作业渔场最适温度(Sea Surface Temperature,SST)范围为26~29℃,相应区域内最适叶绿素a浓度(Chlorophyll a concentration,Chl-a)为0.02~0.05 mg/m3,适宜海面高度距平(Sea surface height anomaly,SSHA)范围为4~24 cm。     

瓦努阿图及周边海域金枪鱼延绳钓上钩率和渔场分布的初步研究

根据2013年中水集团远洋股份有限公司的两艘金枪鱼延绳钓船的渔场数据、放钓数据以及渔获物数据,研究了全年各月份渔场分布情况及主要渔获物单位捕捞努力量渔获量变化。结果表明,渔获物包括长鳍金枪鱼、黄鳍金枪鱼、大眼金枪鱼、旗鱼类等,根据相对重要性指数,确定优势种为黄鳍金枪鱼和长鳍金枪鱼,其相对多度分别为75%和10%。长鳍金枪鱼的日均高产单位捕捞努力量渔获量渔区集中在S 15°~17°纬度区间以及南部S 26°~27°纬度区间,黄鳍金枪鱼高单位捕捞努力量渔获量渔区集中分布在S 8°~13°的纬度区间,长鳍金枪鱼高产渔区海表温度集中在20~22℃和27~30℃,黄鳍金枪鱼高产渔区则集中在海表温度28~29℃海域。     

印度洋黄鳍金枪鱼渔业与资源现状

印度洋金枪鱼渔业自50年代初期开始，产量持续增长，到2003年，三种热带金枪鱼类（黄鳍、肥壮、鲣鱼）产量为112.3万吨。其中黄鳍金枪鱼产量为45.78万吨，占全球黄鳍金枪鱼产量（154．7万吨）的29％。按作业方式，黄鳍金枪鱼产量的42％为围网作业捕获，23％为延绳钓作业捕获，21％为流刺网作业捕获，其余由手、竿钓、饵料船等作业捕获。根据2005年资源评估，2003年黄鳍捕捞量明显过高，资源处于过度开发状态。近几年产量已接近甚至超过最大持续可捕量30-35万吨。为减少FAD对黄鳍仔鱼误捕量，建议规定最小捕捞规格和上岸率以及减少流木集群围网（FAD）数量。     

基于栖息地指数的东太平洋长鳍金枪鱼渔场分析

长鳍金枪鱼(Thunnus alalunga)是东太平洋海域重要的金枪鱼种类之一,也是我国金枪鱼延绳钓的主要捕捞对象之一。本文根据2009~2011年美洲间热带金枪鱼委员会(IATTC)在东太平洋海域(20°N~30°S、85°W~150°W)长鳍金枪鱼延绳钓生产统计数据,结合海洋遥感获得的表温(SST)和海面高度(SSH)的数据,运用一元非线性回归方法,以渔获产量、单位捕捞努力量CPUE为适应性指数,按季度分别建立了基于SST和SSH的长鳍金枪鱼栖息地适应性指数,采用算术平均法获得基于SST和SSH环境因子的栖息地指数综合模型,并用2012年各月实际作业渔场进行验证。研究结果显示,在东太平洋长鳍金枪鱼的栖息地预测中,以CPUE为适应性指数的栖息地指数模型比以渔获量为适应性指数的栖息地指数模型预测更为准确。2012年中心渔场的预报准确性达75%以上,具较高预报准确度,可为金枪鱼延绳钓渔船寻找中心渔场提供指导。     

南太平洋长鳍金枪鱼垂直活动水层空间分析

为了解南太平洋长鳍金枪鱼(Thunnus alalunga)的垂直活动水层分布特征及其适宜的垂直活动水层深度,采用Argo数据重构了研究海域次表层20℃和25℃等温线深度场,并结合2010年~2012年中水集团南太平洋长鳍金枪鱼延绳钓渔船实际生产统计数据,绘制了20℃和25℃等温线深度与长鳍金枪鱼单位捕捞努力量渔获量(CPUE)叠加图,分析南太平洋长鳍金枪鱼的垂直活动水层分布特征。结果表明,研究海域20℃和25℃等温线深度存在明显的季节性变化,且长鳍金枪鱼渔场时空分布随着20℃等温线深度的220 m等深线和25℃等温线深度的140 m等深线时空变动而季节性南北移动。长鳍金枪鱼中心渔场主要分布于10°S以南、160°E~175°E之间,中心渔场所处海域,其20℃等温线深度多在220 m以深,超过250 m的海域CPUE均偏低;25℃等温线深度多在140 m以浅,浅于80 m的海域则难以形成中心渔场。采用频次分析与经验累积分布函数(ECDF)相结合的方法,计算出南太平洋长鳍金枪鱼适宜的垂直活动水层深度为88~238 m。文章初步得出了南太平洋长鳍金枪鱼的垂直分布特征及其适宜的垂直活动水层深度,可用于指导延绳钓投钩深度,为中国南太平洋长鳍金枪鱼延绳钓生产作业提供理论参考。     

越南开发南海金枪鱼资源的历史和趋势

近十年来,越南将南海的金枪鱼资源作为其＂外向型＂渔业的重要支撑,不断增加捕捞强度,产量逐年升高。本文总结了越南发展南海金枪鱼渔业的过程,分析了南海金枪鱼资源的开发趋势。越南现代化的金枪鱼捕捞技术主要来自日本,使用的渔具主要有金枪鱼延绳钓、手钓、刺网和小型围网,捕捞的种类主要为鲣鱼、黄鳍金枪鱼和大眼金枪鱼,主要作业区域在西沙群岛南部海域和南沙群岛海域。越南2009年金枪鱼的产量已达到5.9×104t,计划2015年达到30×104t。根据越南海洋渔业研究所（RIMF）的评估,南海中西部的金枪鱼资源量为66~67×104t,可捕量23.3×104t,其中鲣鱼的可捕量21.6×104t,黄鳍金枪鱼和大眼金枪鱼的可捕量1.7×104t。随着全球金枪鱼捕捞配额的缩减和越南＂外向型＂渔业经济的发展,越南将继续加强对南海金枪鱼资源的开发。     

基于ADASYN和Stacking集成的南太平洋黄鳍金枪鱼渔场预报模型研究

为提供更为准确的南太平洋黄鳍金枪鱼(Thunnus albacores)渔场预报信息，针对传统渔场分类问题中渔场和非渔场样本数据分布不均衡的问题，提出了一种基于自适应综合过采样(ADASYN)和Stacking集成的渔场分类模型——A-Stacking模型。利用2008—2019年南太平洋黄鳍金枪鱼的渔业数据，结合时空因子、海洋环境因子共32个特征要素(月份、经纬度、海平面异常、涡动能、叶绿素a浓度、叶绿素梯度、叶绿素距平、海表温度梯度、海表温度距平以及0～500 m水层的垂直温度和盐度)建立了南太平洋黄鳍金枪鱼渔场预报模型。为了验证模型的可靠性，将CART、Adaboost、GBDT、XGBoost、KNN、RF和Stacking模型对照。结果显示，A-Stacking模型具有更高的准确率、召回率、F1-score、G-mean和AUC值，且模型的ROC曲线和PR曲线能较好地包含其他模型，表明模型的分类效果更好。研究表明，A-Stacking集成模型对南太平洋黄鳍金枪鱼渔场的预报效果较好，能有效处理不均衡数据的渔场分类问题，可为今后的渔场预报方法提供参考。     

基于融合深度学习模型的长鳍金枪鱼渔情预测研究

南太平洋渔场环境复杂,传统的渔情预测方法难以从渔场影响因子数据中提取有效特征。提出一种融合深度学习模型CNN-GRU-Attention,以实现对南太平洋长鳍金枪鱼(Thunnus alalunga)渔场单位捕捞努力量渔获量(CPUE)的预测。首先利用卷积神经网络(CNN)提取单个渔场范围内影响因子特征数据,得到与渔场CPUE值相匹配的一维特征数据,然后通过门控循环(GRU)实现对渔场CPUE值的预测,最后使用Attention机制,利用权值分配加速模型收敛,实现对模型的优化,并利用相同数据在不同模型上进行对比试验。结果显示:与传统预测模型多层前馈网络(BP)相比,绝对误差降低0.047,均方根误差降低0.352;与GRU相比,绝对误差降低0.012,均方根误差降低0.055。试验结果证明了CNN-GRU-Attention模型的有效性,为渔情预测方法提供了一种新的思路。     

南印度洋长鳍金枪鱼渔获率与水深温度关系研究

印度洋金枪鱼延绳钓渔业是我国远洋渔业的重要组成部分,海洋不同深度的水温影响到长鳍金枪鱼(Thunnus alalunga)延绳钓渔获率。文章利用2008—2017年延绳钓生产作业数据,并结合Argo浮标水温数据,采用广义加性模型(Generalized additive model, GAM)分析长鳍金枪鱼空间分布与不同深度水温之间的关系。结果表明,海表面(0 m)、200和400 m 3个水层的温度显著影响长鳍金枪鱼的空间分布,最优的GAM模型对渔获率(单位捕捞努力量渔获量,Catch per unit effort, CPUE)的方差解释率为53.3%,模型拟合的决定系数为0.527。长鳍金枪鱼渔获率与所选取的3个水层温度均呈非线性关系,高渔获区集中分布于17～30℃的表层海域,17～20℃的200 m层海域,9～15℃的400 m层海域,以及他们的交集海线。文章初步得出了南印度洋长鳍金枪鱼空间分布与水深断面温度的关系,可为指导长鳍金枪鱼的合理生产提供技术支撑。     

韩国金枪鱼渔业现状和发展趋势

本文主要叙说了韩国在太平洋和中西太平洋地区最近几年来金枪鱼渔业发展的情况。2002年韩国存太平洋地区作业渔船188艘,总的金枪鱼渔获量估计为266,466t,其中围网渔船26艘,产量206,150t,延绳钓渔船162艘,产量60,316t。2002年4种主要种类:鲣鱼、黄鳍金枪鱼、大眼金枪鱼和长鳍金枪鱼的产量占太平洋总产量的96％以上,其中鲣鱼173,693t,黄鳍金枪鱼48,424t,大眼金枪鱼31,754t和长鳍金枪鱼2,470t。     

印度洋长鳍金枪鱼资源评估的影响因素分析

多个模型被用于印度洋长鳍金枪鱼(Thunnus alalunga)的资源评估,但这些模型的评估结果均存在较大的不确定性,为此,本文对影响印度洋长鳍金枪鱼资源评估的因素进行了分析。分析结果认为:(1)由于渔业数据存在不报、漏报或混报及采样样本数过低、采样协议出现变化等问题,造成印度洋长鳍金枪鱼渔业的渔获量、体长组成或年龄组成数据存在质量问题;(2)尽管对单位捕捞努力渔获量(catch per unit effort,CPUE)进行了标准化,但目标鱼种变化及捕捞努力量空间分布变化仍严重影响了标准化CPUE数据的质量;(3)印度洋长鳍金枪鱼的种群生态学及繁殖生物学研究仍比较薄弱,种群结构、繁殖、生长、自然死亡信息比较缺乏,在资源评估中,相关参数设置需借用其他洋区的研究结果;(4)海洋环境对印度洋长鳍金枪鱼的资源变动与空间分布具有显著影响,但评估模型较少考虑海洋环境的影响。由于上述问题的存在,导致当前评估结果存在较大不确定性。未来,应继续探索提高资源评估质量的方法,同时研究建立管理策略评价框架,以避免渔业资源评估结果的不确定性对该渔业可持续开发的影响。     

利用贝叶斯动态产量模型评估印度洋长鳍金枪鱼资源状态

印度洋长鳍金枪鱼(Thunnusalalunga)的生物学信息相对较少,渔业数据存在较多问题,致使其资源评估结果仍存在较大的不确定性,从而影响了渔业管理的科学性。为此,本研究基于印度洋长鳍金枪鱼的渔业捕捞、标准化CPUE (catch per unit effort)数据及相关种群假设,利用贝叶斯动态产量模型对该种群进行了资源评估研究,结果显示:(1)渔获量的观测误差对模型参数估计、资源状态的判断及渔业管理具有重要影响,渔获量观测误差的增大使模型评估的过度捕捞概率上升,导致总可捕量(total allowable catch, TAC)减少;(2)动态产量模型形状参数、r的先验分布和资源丰度指数的选择均会影响资源评估的质量,本研究显示, Fox模型的资源评估结果比Schaefer模型的评估结果更合理,r先验分布范围的增大使模型评估的资源状态变好,使用西南海域标准化CPUE时的评估结果相对较好;(3)设置某些年份的资源量比例(φ、P2017)范围有助于提高数据缺乏下渔业资源评估的质量;(4)评估结果表明印度洋长鳍金枪鱼发生资源型与捕捞型过度捕捞的概率分别为34%、50%,两种过度捕捞同时...     

世界黄鳍金枪鱼渔业现状和生物学研究进展

黄鳍金枪鱼(Thunnus albacares)是金枪鱼渔业的重要经济鱼种。文章叙述了世界黄鳍金枪鱼最近20多年来的渔业历史和现状,并按照不同渔具对黄鳍金枪鱼在各海区的渔业历史和现状进行了分析。叙述了渔场时空分布以及各海区主要从事黄鳍金枪鱼作业国家的渔业产量。此外,还对黄鳍金枪鱼的分布、洄游、种群、生长、繁殖及食性等基本生物学特性进行了综述。     

南太平洋长鳍金枪鱼资源不同尺度的空间格局特征

长鳍金枪鱼(Thunnus alalunga)是延绳钓渔业主要捕捞目标物种,占金枪鱼年渔获量的1/3。南太平洋的长鳍金枪鱼资源丰富,探究其渔业资源的空间格局特征,分析是否存在空间尺度差异,对其渔业资源的合理利用和保护具有重要意义。根据2015—2019年中国大陆延绳钓渔捞日志数据,按季度以3种空间尺度进行聚合(1°、2°和5°),以及中西太平洋渔业委员会提供的5°网格数据,分别计算其空间格局特征,以比较不同空间尺度下资源分布格局的差异。结果表明：1)南太平洋长鳍金枪鱼资源空间格局方向特征的椭圆扁率大,所有尺度的空间格局均呈现显著的东西向分布,且资源的空间格局特征(资源的分布范围、扁率、分布方位角等)呈明显的季节性波动特征;2)同源的3种不同尺度数据反映的资源空间格局差异性较小,而不同源数据反映的则差异性较大;3)在同尺度5°网格数据中,相较于中西太平洋委员会数据,渔捞日志数据中空间格局的资源中心更偏东南,偏东约10°经度;4)采用较大尺度聚合的数据反映出的资源空间聚集特征更强,且不同尺度数据得到的资源空间热点区域有一定差异。     

东太平洋首次设立蓝鳍金枪鱼捕捞配额

2012年6月,泛美热带金枪鱼委员会(IATTC)在美国召开的2012年年会上首次制定了东太平洋蓝鳍金枪鱼捕捞配额。2012～2013年,该地区蓝鳍金枪鱼捕捞配额为1万吨。该配额将不会对渔民的利益造成影响。金枪鱼渔业推进机构(OPRT)表示,捕捞配额一旦设置,配额数量可能会持续降低,除非蓝鳍金枪鱼种群数量有复苏的迹象。渔民必然认为他们将最终面临严格的监管,届时可能会规避这些管理措施。IATTC水域蓝鳍金枪鱼每年的产量维持在4000吨左右,2010年的产量为7800吨,而2011年仅为3200吨。因此,该捕捞配额将不会损害渔民的利益。     

韩国金枪鱼渔业概况

韩国在太平洋金枪鱼的产量90％以上捕自中西太平洋区域,在中西太平洋地区的产量保持在21．6-28．1万t之间,平均为25．1万t。过去5年里围网的产量在18.3万t至25.8万t之间波动,平均为21．9万t。鲣鱼和黄鳍金枪鱼的产量各占74．4％和19．2％。韩国延绳钓渔业主要捕捞大眼金枪鱼和黄鳍金枪鱼和少量长鳍金枪鱼,占总产量的86．3％。类金枪鱼和其它鱼类是延绳钓渔业的附加渔获物：过去5年中在中西太平洋的延绳钓渔业产量保持在2．3万t至3．9万t之间。2007年延绳钓渔船和围网渔船的数量各自为112艘和26～28艘,比前年减少10艘延绳钓渔船。     

基于GAM 的吉尔伯特群岛海域黄鳍金枪鱼栖息地综合指数

为了可持续利用黄鳍金枪鱼(Thunnus albacares)资源,本文利用2009年10月～12月吉尔伯特群岛海域海上实测的34个站点海洋环境垂直剖面数据,黄鳍金枪鱼渔获率数据,应用广义加性模型(generalized additive model,GAM) 进行建模,预测渔获率,并通过wilcoxon检验来判断预测渔获率与名义渔获率是否存在显著相关性。根据预测渔获率估算黄鳍金枪鱼的栖息地综合指数(IHI),通过对各水层IHI均值分析和Pearson相关系数,判断该方法的预测能力。使用2010年11月～2011年1月在吉尔伯特群岛海域实测的16个站点40～80m水层和0～240m水体的环境数据,验证模型。结果表明：(1)拟合的各水层的IHI值分布各不相同,各水层中影响黄鳍金枪鱼分布的因子各不相同,黄鳍金枪鱼主要栖息在40～120m水层;(2)2010年数据验证结果表明,GAM模型的预测能力较好;(3)GAM在筛选影响黄鳍金枪鱼分布的因子时比较有效,能反应黄鳍金枪鱼渔获率与环境因子之间的非线性关系;(4)可通过GAM建立IHI指数模型来分析大洋性鱼类栖息地的空间分布。     

北太平洋长鳍金枪鱼延绳钓渔场分布及其与海水表层温度的关系

根据北太平洋长鳍金枪鱼渔获量、海水表层温度等数据,研究了长鳍金枪鱼渔获量的分布区及其海水表层温度(SST)的统计特征.结果表明,北太平洋长鳍金枪鱼渔场主要分布于25～40°N之间的海域.长鳍金枪鱼渔场区平均SST为23.6℃,中位数为24.5℃,多数渔场区位于暖温带海域,其平均SST多数为16～28℃,产量数据分布为正偏.海水表层温度为16～23℃的海域,长鳍金枪鱼的平均产量和平均CPUE变化趋势类似,且表层温度为18～20℃的海域,长鳍金枪鱼的平均产量最高.渔获量分布于表层温度为16～23℃和24～27℃海域,但主要集中于16～23℃的范围.交叉相关分析表明长鳍金枪鱼CPUE同太平洋年际振荡指数具有相关性.     

南海金枪鱼延绳钓作业参数优化

为了探索南海金枪鱼延绳钓合适作业参数,根据2010年6月至2013年2月8个航次的南海金枪鱼延绳钓探捕调查数据,估算了大眼金枪鱼和黄鳍金枪鱼在不同水层的渔获率,以浮子绳长度hf、两浮子间钩数n和短缩率k这3个作业参数的调整为研究对象,采用最小二乘法度量不同水层上钓钩分布频率与金枪鱼渔获分布频率的匹配程度。当两者之间的频差平方和达到最小值时,即认为找到延绳钓最合适作业结构。结果显示:hf=34 m、n=25、k=0.68°对捕捞大眼金枪鱼最合适;hf=10 m、n=14、k=0.71°对捕捞黄鳍金枪鱼最合适;两种兼顾时,hf=8 m、n=27、k=0.69°更合适。