多类型厄尔尼诺和拉尼娜事件下秘鲁外海茎柔鱼栖息地的变动

茎柔鱼（）为短生命周期头足类,其栖息地易受气候及海洋环境的影响。本研究利用1950-2015年海表温度（SST）和海面高度距平（SSHA）数据,计算秘鲁外海茎柔鱼栖息地适宜性指数,分析不同强度厄尔尼诺和拉尼娜事件期间茎柔鱼栖息地适宜性的变动规律。结果表明,相较于弱厄尔尼诺和中强度厄尔尼诺事件,强厄尔尼诺事件期间,茎柔鱼渔场水温偏暖,海面高度偏高,适宜的SST和SSHA范围减小,适宜的栖息地面积减小,弱拉尼娜事件期间,水温偏暖,海面高度偏高;中强度拉尼娜和强拉尼娜事件期间,水温偏冷,海面高度偏低。相较之下,强拉尼娜事件期间较为适宜的栖息地面积明显多于中强度拉尼娜和弱拉尼娜事件。此外,随着厄尔尼诺强度的增加,适宜的栖息地纬度重心向南偏移;随着拉尼娜强度的增加,适宜的栖息地纬度重心向北偏移。结论认为,不同强度厄尔尼诺和拉尼娜事件期间茎柔鱼渔场环境存在明显差异,适宜的栖息地范围及空间分布不同。     

基于垂直水温因子的秘鲁外海茎柔鱼春、夏季栖息地分布

为了研究温度变动对茎柔鱼(Dosidicus gigas)资源丰度和栖息地的分布的影响, 利用 2006—2015 年秘鲁外海春夏季节(9 月至翌年 2 月)茎柔鱼渔业捕捞数据结合中上层垂直水温数据(0 m, 50 m, 100 m 和 150 m)建立栖息地适宜性(habitat suitability index, HSI)模型, 分析秘鲁外海茎柔鱼渔场以及栖息地的时空分布。通过计算适宜栖息地内的茎柔鱼资源量占比, 并用 2014—2015 年的数据进行验证。结果发现, 基于垂直水温因子和算术平均法的栖息地模型可以较好模拟出茎柔鱼栖息地适宜性指数。空间相关分析结果显示, 秘鲁外海水域各水层水温与栖息地适宜性呈现负相关关系。茎柔鱼的 CPUE 和适宜栖息地面积的变化相对平稳, 没有明显的年间和月间差异, 两者之间呈现显著的正相关关系。茎柔鱼的渔场重心和栖息地重心存在显著的年间和月间变化, 均呈现向东南方向移动的趋势, 同时春季适宜栖息地面积与夏季相比明显减少。茎柔鱼渔场的经纬度重心的月间和年际变化与栖息地经纬度重心的移动具有一致性, 两者之间呈现明显的正相关。研究表明, 茎柔鱼的资源丰度与适宜栖息地密切相关, 其适宜栖息地存在明显的年间和月间变化, 这可能是造成秘鲁外海茎柔鱼时空分布变动的重要原因。     

2015年超强厄尔尼诺事件对西北太平洋柔鱼渔场变动的影响

为研究超强厄尔尼诺事件对西北太平洋海域柔鱼（Ommastrephes bartarmii）资源量变动的影响,并分析柔鱼栖息地在极端气候条件下的变化规律,根据上海海洋大学鱿钓科学技术组提供的中国柔鱼生产捕捞数据,比较2008年正常气候年份与2015年超强厄尔尼诺年份的单位捕捞努力量渔获量（CPUE）、产量、捕捞努力量以及渔场纬度重心（LATG）的变化;利用栖息地适宜性指数模型对西北太平洋柔鱼栖息地的海表温度（SST）、光合有效辐射范围（PAR）和海表面高度距平（SSHA）3个关键环境因子进行分析。渔业数据时间为2008年和2015年9—11月,数据覆盖范围为36°N~48°N、150°E~170°E。结果发现,相对于2008年正常年份,2015年超强厄尔尼诺事件下的CPUE明显降低,且LATG向南偏移;此外,2015年适宜的SST和PAR范围均显著降低,导致适宜的栖息地面积与正常年份相比大幅减少;最适宜的SST和PAR等值线向南偏移,导致有利的栖息地纬度位置向南移动。研究认为,2015年超强厄尔尼诺事件发生时,柔鱼渔场环境不适于柔鱼生长,适宜栖息地面积减少且向南移动,导致该年份柔鱼资源丰度骤减,渔场向南偏移。     

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。     

赤道海域茎柔鱼栖息地月间分布及与环境因子的关联

茎柔鱼是我国主要捕捞的经济头足类之一,探究其栖息地的空间分布与环境的关系可以帮助企业有效利用和开发渔场。本研究利用2012~2018年我国鱿钓渔船在赤道海域的捕捞数据,选取海表面温度(Sea Surface Temperature,SST)、海表面盐度(Sea Surface Salinity,SSS)、叶绿素浓度(Chlorophyll-a, Chl-a)、净初级生产力(Net Primary Production,NPP)、光合有效辐射(Photosynthetically Active Radiation,PAR)、涡旋动能(Eddy Kinetic Energy,EKE)和海平面异常(Sea Level Anomaly,SLA)7个环境因子以月为单位建立最大熵模型,分析赤道海域茎柔鱼栖息地的月间时空变化及环境因子的影响差异。结果表明：各月模型模拟的适宜栖息地空间分布与实际作业位置较好吻合,1~8月份适宜栖息地向东南海域移动,随后月份逐渐转向西北海域。环境因子贡献率表明各月间环境因子对茎柔鱼栖息地分布影响具有明显差异,关键环境因子的适宜范围呈现出明显的季节变化,但各月对SST的空间分布表现出较高的敏感性。研究表明,最大熵模型能较好模拟茎柔鱼栖息地的分布情况,月间时空分布特征显著,海流和涡旋可能会对茎柔鱼的渔场形成和分布具有较大影响。     

不同气候模态下西北太平洋柔鱼冬春生群资源时空分布变化研究

柔鱼(Ommastrephes bartramii)是大洋性短生命周期物种,其生活史和生物量受环境和气候因子影响明显。基于2004—2015年西北太平洋柔鱼渔捞日志、海表面温度(Sea surface temperature,SST)、叶绿素(Chlorophyll a,Chl a)浓度及太平洋年代际震荡(Pacific decadal oscillation,PDO)数据,利用空间自相关统计方法、热点分析和小波分析法研究PDO冷期与暖期两种气候模态下西北太平洋柔鱼渔场的时空变化。结果表明,PDO指数(Pacific Decadal Oscillation Index,PDOI)与柔鱼单位捕捞努力量渔获量(Catch per unit effort,CPUE)呈正相关,且CPUE滞后PDO 8个月(R2=0.548,P<0.05),CPUE与PDO指数的共轭周期为2~4个月。不同气候模态下的渔场热点分布特征为,暖期时渔场重心向高纬方向分布较为明显,空间上的集聚性强;冷期时向低纬分布较为明显,空间上的集聚性相对较差。PDO冷暖时期对西北柔鱼时空分布影响显著,该研究对柔鱼资源的可持续开发具有一定的科学意义。     

智利外海智利竹筴鱼与茎柔鱼栖息地变动对ENSO事件响应的差异

探究同海域物种栖息地变动的同步性有利于有效利用和管理多个关联物种资源。本研究利用 2011—2016 年秋季智利外海茎柔鱼(Dosidicus gigas)渔业数据及海表面高度距平值(SSHA)、海表面盐度(SSS)、400 m 水层温度 (Temp_400 m)等环境数据和 2013—2016 年秋季智利竹筴鱼(Trachurus murphyi)渔业生产数据及海表面温度(SST)、 混合层深度(MLD)、400 m 水层温度(Temp_400 m)构建了不同权重的栖息地模型, 各种类选取最优栖息地模型并利用 2017 年数据进行验证。此外, 基于最优模型分别追算 1950—2017 年智利竹筴鱼(Trachurus murphyi)与茎柔鱼栖息地适宜性指数(HSI), 并分析其对 ENSO(El Ni?o-Southern oscillation, 厄尔尼诺与南方涛动)事件响应的差异。结果表明, 智利竹筴鱼与茎柔鱼最优栖息地模型均能较好地预测两者潜在分布。厄尔尼诺事件期间, 各环境变量表现为海温偏高, 海面高度空间上由东北向西南方向递减, 混合层较浅, 智利北部海表面盐度高于南部; 物种生境变化表现为智利竹筴鱼适宜面积增加, 最适 HSI 重心向西移动, 而茎柔鱼适宜面积减小, 最适 HSI 重心向西南方向移动。拉尼娜事件期间各环境变量表现为海温偏低, 海面高度空间上由东北向西南方向递增, 混合层加深, 海表面盐度变化与厄尔尼诺期间相似且差异较小; 此事件期间, 智利竹筴鱼适宜面积于西南方向显著减少, 最适 HSI 重心向东南方向偏移, 而茎柔鱼适宜面积于高纬度方向上增幅显著, 最适 HSI 重心向东北方向移动。智利竹筴鱼与茎柔鱼适宜面积在不同 ENSO 事件下变化差异可能与东南太平洋智利海域分布的海流及两者摄食对象生物量的变化有关。     

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。     

不同强度拉尼娜事件下东海鲐栖息地的时空变动

鲐(Scomber japonicus)是一种重要的经济鱼种, 其栖息地环境易受到气候变化的影响。本研究依据 1950— 2015 年 2.5 m、25 m、50 m 水层温度数据以及 Ni?o3.4 指数, 计算东海鲐栖息地适宜性指数(HSI), 对比分析不同强度拉尼娜事件期间鲐栖息地的时空变动。结果表明, 拉尼娜事件期间鲐渔场适宜栖息地面积高于正常气候条件。 弱拉尼娜事件和中强度拉尼娜事件期间, 鲐渔场各水层温度偏低, 适宜的温度面积比例较高, 栖息地适宜性较高; 而强拉尼娜事件期间, 鲐渔场各水层温度偏高, 适宜的温度面积比例较低, 栖息地适宜性较低。相较于强拉尼娜事件, 弱拉尼娜事件和中强度拉尼娜事件期间, 适宜栖息地的经度重心偏东, 纬度重心偏南, 不适宜栖息地的经度重心偏西, 纬度重心偏北。此外, 鲐渔场各水层最适宜温度等值线在强拉尼娜事件下偏西北方向, 推测不同强度拉尼娜下鲐栖息地空间分布差异, 可能是由于各水层最适宜温度显著的月间分布差异所致。研究表明, 不同强度拉尼娜事件对东海鲐栖息地的影响具有显著差异。     

东南太平洋智利竹筴鱼中心渔场的月间变动研究

根据2003年～2011年中国东南太平洋智利竹筴鱼（Trachurus murphyi）大型拖网渔捞数据和海表温度（SST）数据,利用ArcGIS 10.0绘制渔场产量重心时空分布图,用最短距离法对中心渔场进行聚类,对智利竹筴鱼渔场月间重心变动规律及其与SST之间的关系进行分析。结果表明,随着月份的变化,中心渔场从3月开始由南逐渐向西北方向移动,到10月之后逐渐向东南方向移动。3月～6月渔场主要分布在80°W～90°W、40°S～45°S,最适宜SST为12～14℃;7月～8月渔场主要分布在80°W～90°W、35°S～40°S,SST为13～14℃;9月～10月渔场分布为85°W～95°W、30°S～35°S,SST这15～16℃;11月～12月渔场分布在90°W～95°W、30°S～40°S,SST为16～17℃;而1月～2月渔场分布在85°W～95°W、35°S～45°S,最适宜SST为16～17℃。     

El Niño–Southern Oscillation impacts on jumbo squid habitat: Implication for fisheries management

1. Dosidicus gigas is an ecologically and economically important squid species extensively distributed in the eastern Pacific Ocean. Its habitat is extremely sensitive to climatic and environmental variability.
2. The relationship between habitat pattern of D. gigas and El Niño–Southern Oscillation (ENSO, divided into the El Niño, ENSO-neutral, and La Niña events) was assessed from 1950 to 2015, using a habitat suitability index (HSI) modelling approach including two crucial environmental variables: sea surface temperature (SST) and sea surface height anomaly (SSHA).
3. On the basis of cross-correlation analysis, it showed that both SST anomaly and SSHA were significantly positively related to the ENSO index. Moreover, a significantly negative association was found between the HSI values and the ENSO index.
4. Due to the El Niño events, SST off Peru became higher and sea level rose, resulting in contracted areas of suitable SST and SSHA; consequently, suitable habitats for D. gigas dramatically decreased. In contrast, during the ENSO-neutral and La Niña years, the extent of suitable SST and SSHA increased due to the colder water and lower sea level, and suitable habitat for D. gigas expanded.
5. Moreover, the latitudinal gravity centre of HSI was significantly positively associated with the ENSO index. Relative to the ENSO-neutral and La Niña years, a southward movement of the monthly preferred SST isotherm for D. gigas during the El Niño years could explain the occurrence of more suitable habitats in southern waters off Peru.
6. These findings suggested that the ENSO event plays an important role in regulating environmental conditions off Peru and further affected the spatio-temporal distribution of D. gigas habitat.

     

Concurrent habitat fluctuations of two economically important marine species in the Southeast Pacific Ocean off Chile in relation to ENSO perturbations

ENSO-driven concurrent habitat fluctuations of two economically important marine species jumbo squid Dosidicus gigas and jack mackerel Trachurus murphyi in the Southeast Pacific Ocean off Chile during 1950–2017 were examined using a habitat suitability index (HSI) modeling approach. The optimal HSI models sourced from 10 weighing-based scenarios were developed, selected and validated using the crucial factors water temperature at 400 m depth (Temp_400m), sea surface height anomaly (SSHA) and sea surface salinity (SSS) for D. gigas and sea surface temperature (SST), Temp_400m, and mixed layer depth (MLD) for T. murphyi. Results suggested that the optimal HSI model could accurately predict the habitat hotspots for D. gigas and T. murphyi. The ENSO event (indicated by Niño 3.4 index, NI) was significantly related to environmental conditions off Chile. Cross-correlation revealed positive relationships between NI and SST, SSHA, SSS, and Temp_400m and negative correlation between NI and MLD. Synchronous opposite habitat fluctuations were shown between D. gigas and T. murphyi under different ENSO events. The NI was significantly negatively related to the HSI of D. gigas and positively correlated with the HSI of T. murphyi. Comparing with the El Niño years, suitable habitats of D. gigas and T. murphyi dramatically enlarged and contracted, respectively, during the La Niña years. Both suitable habitats moved southwestward under this climate conditions. Our finding suggested that ENSO-driven environmental changes played important roles in the concurrent habitat fluctuations of D. gigas and T. murphyi. Such studies are conducive to the effective utilization and management of multiple related species.     

春季南海鸢乌贼栖息地时空分布及其年际差异分析

根据2014—2017年春季南海鸢乌贼(Sthenoteuthis oualaniensis)渔业数据以及海表面温度(Sea surface temperature,SST)、叶绿素a浓度(Chlorophyll-a,Chl-a)和海面高度(Sea surface height,SSH)3个关键环境因子,构建栖息地指数...     

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。     

Identifying potential habitat distribution of the neon flying squid (Ommastrephes bartramii) off the eastern coast of Japan in winter

Habitat suitability index (HSI) models were applied to identify the potential habitat distribution of the neon flying squid (Ommastrephes bartramii) off the eastern coast of Japan during winter. We used an ocean reanalysis product, a satellite‐derived dataset, and commercial fisheries data during 2003–2008 to develop the HSI models, and illustrated the characteristics of the ocean environments at the fishing ground of the neon flying squid, focusing on a typical fishing ground formation event in 2006. The estimated HSI fields of the neon flying squid using three‐dimensional (3D) ocean environmental parameters showed a clear relationship between the squid habitat and the edge of a warm core ring south of the Oyashio water; this is considered a key characteristic of fishing ground formation, as noted in Sugimoto and Tameishi (Deep‐Sea Research, 39, 1992 and S183). This result suggests that mixing of the warm and nutrient‐poor Kuroshio water and the cold and nutrient‐rich Oyashio water at the edge of the ring could provide favorable conditions for the foraging of the neon flying squid. The warm water condition in the subsurface layers could be a further advantage to the formation of a stable fishing ground for the neon flying squid. Comparison of the Akaike Information Criteria among a satellite‐data‐based model, a reanalysis‐based model using the same parameters as the satellite‐based model, and a reanalysis‐based model using 3D ocean environmental parameters, showed an apparent improvement in the performance of the reanalysis‐based model using the 3D parameters, reproducing realistic features of the squid fishing ground during the winter of 2006.