马尔维纳斯群岛海域阿根廷滑柔鱼资源丰度的灰色灾变预测

阿根廷滑柔鱼（Illex angentinus）为大洋性浅海种,为世界重要经济种类,其中马尔维纳斯群岛海域是阿根廷滑柔鱼的重要渔场之一。阿根廷滑柔鱼资源丰度极易受到海洋环境变化的影响,年间产量波动较为明显。为此,本文根据1995—2019年马尔维纳斯群岛阿根廷滑柔鱼渔业生产数据,以单位捕捞努力量渔获量(catch per unit effort, CPUE)表征阿根廷滑柔鱼资源丰度,运用灰色灾变预测GM（1,1）模型,对其未来的资源丰度丰歉年份进行预测。结果表明,阿根廷滑柔鱼资源丰度丰年（CPUE大于1615 t/船）将发生在2021年、2028年和2038年,资源丰度歉年（CPUE小于784 t/船）将发生在2024年、2029年、2036年;丰年灾变模型的平均相对误差为8.284%,平均级比偏差为0.165,歉年灾变模型的平均相对误差为8.182%,平均级比偏差为0.107,模型的精度检验等级均为Ⅰ级。研究认为,灰色灾变预测模型较好地模拟了阿根廷滑柔鱼资源丰度变化的年份,其预测结果可为阿根廷滑柔鱼鱿钓生产与管理提供参考。     

西北太平洋柔鱼产卵场时空分布及最适水温范围的推测

西北太平洋柔鱼种群生命周期短、且对中尺度气候变化和产卵场环境条件变化敏感是其资源量年际波动的主要原因。因此,研究西北太平洋柔鱼产卵场环境条件有助于识别、量化其中的重要参数,进而有利于深入资源量补充机制调控因素的研究。在稳定的中尺度气候模态下,根据柔鱼产卵场最适温度的产卵场面积和产卵场总面积的比值(P_S)与其资源丰度存在正相关性这一科学结论,对1996—2007年西北太平洋柔鱼资源丰度(以年均单船产量,CPUE)和1—4月假设产卵场的P_S进行回归分析,筛选出CPUE和P_S在统计学上呈显著相关的产卵季节、产卵场和产卵场最适SST范围。研究认为:1996—2007年间,柔鱼的产卵盛期为1—3月;最适产卵场范围为136.5°E～167°E、20.5°N～27.5°N,最适SST范围为22.5～26℃。这一研究结果有助于对柔鱼生活史过程的认识,以及对其资源补充量预测,为柔鱼资源的可持续开发和科学管理提供依据。     

基于灰色系统的太平洋褶柔鱼秋生群资源丰度灾变预测

为了对未来日本海和东海海域太平洋褶柔鱼Todarodes pacificus灾变年份进行预测,采用灰色系统年灾变预测GM(1,1)模型方法,根据1990—2014年日本海和东海海域太平洋褶柔鱼秋生群的单位捕捞努力量渔获量(catch per unit effort,CPUE),建立了多种灰色年灾变预测GM(1,1)模型,并比较该海域太平洋褶柔鱼建立的丰歉年灾变预测模型的精度,选择最优模型,对未来可能出现的丰歉年份进行预测。结果表明,该海域太平洋褶柔鱼秋生群资源丰度的丰年将发生在2020、2034、2052年,歉年将发生在2067、2125、2272年。研究表明,日本海和东海海域太平洋褶柔鱼秋生群资源丰度的灾变预测最优模型参数|a|0.3,为一级精度模型,可用于该资源丰度的长期灾变预测。     

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。     

影响太平洋褶柔鱼冬生群资源丰度的表温因子及其机理分析

太平洋褶柔鱼是重要的大洋性经济头足类资源,其资源极易受海洋环境因子的影响,科学分析环境对种群资源丰度的影响利于科学评估和管理。本研究采用1998～2018年太平洋褶柔鱼冬生群体单位捕捞努力量渔获量(CPUE)、1～3月产卵期间产卵场(25°～40°E、125°～145°E)和6～7月索饵期索饵场(26°～40°E、125～145°E)的海表面温度(Sea Surface Temperature,SST),采用广义线性模型对CPUE和SST进行分析,选择统计学有意义的SST作为影响其资源丰度的环境因子,并选取CPUE连续高值年份(2007年、2008年、2009年)和连续低值年份(2016年、2017年、2018年)。结果表明,CPUE与产卵场1~3月SST显著相关的月份主要集中在1月份(25°~40°N、125°~144.5°E),该海区SST最适温度范围为18~26℃；CPUE与索饵场6、7月SST显著相关的月份主要集中在7月份(27°N～39.5°N,125°E～144.5°E),该海区SST最适温度范围为18~28℃,CPUE连续高值年份的SST要低于连续低值年份。研究认为,太平洋褶柔鱼冬生群资源丰度受产卵场和索饵场的SST影响较显著,而黑潮实力强弱也是间接影响资源丰度的主要原因之一。     

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%。     

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。     

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。     

西北太平洋海域柔鱼产卵场和作业渔场的水温年间比较及其与资源丰度的关系

根据1995-2002年西北太平洋柔鱼的产卵场和索饵场表温及其生产统计数据,对其表温的年间变动及其与资源丰度的关系进行探讨。在20°～30°N、140°～170°E产卵场海域,1995-1997年表温相对较低,而1999年偏高,1998年和2000-2002年则处在中间水平。在39°～45°N、150°E以西索饵场海域,2002年表温处在较低水平,1998-2000年偏高,1995-1997和2001年处在中间水平。在39°～45°N、150°～165°E索饵场海域,1995、1997和2002年表温较低,1998-2000年偏高,1996和2001年处在中间水平。灰色关联表明,产卵场和索饵场的表温及距平均值均对柔鱼资源丰度影响较为显著,其关联度均在0.5以上。资源丰度与距表温平均值的多元线性模型为:在150°E以西海域,CPUE=1.0700+1.6840T1+2.7596T2-2.3177T3;在150°～165°E海域,CPUE=2.5311-1.5226T1+0.1519T2+0.6720T3。     

西北太平洋海域柔鱼产卵场和作业渔场的水温年间比较及其与资源丰度的关系

根据1995-2002年西北太平洋柔鱼的产卵场和索饵场表温及其生产统计数据,对其表温的年间变动及其与资源丰度的关系进行探讨。在20°～30°N、140°～170°E产卵场海域,1995-1997年表温相对较低,而1999年偏高,1998年和2000-2002年则处在中间水平。在39°～45°N、150°E以西索饵场海域,2002年表温处在较低水平,1998-2000年偏高,1995-1997和2001年处在中间水平。在39°～45°N、150°～165°E索饵场海域,1995、1997和2002年表温较低,1998-2000年偏高,1996和2001年处在中间水平。灰色关联表明,产卵场和索饵场的表温及距平均值均对柔鱼资源丰度影响较为显著,其关联度均在0.5以上。资源丰度与距表温平均值的多元线性模型为:在150°E以西海域,CPUE=1.0700+1.6840T1+2.7596T2-2.3177T3;在150°～165°E海域,CPUE=2.5311-1.5226T1+0.1519T2+0.6720T3。     

基于灰色系统理论的西北太平洋柔鱼CPUE关联聚类分析

利用灰色关联聚类方法对1998—2017年5—12月柔鱼（Ommastrephes bartramii）的单位捕捞努力量渔获量（CPUE）进行聚类,分析不同强度厄尔尼诺和拉尼娜事件以及环境因子对柔鱼CPUE的影响。结果表明：年纬度向类群比年经度向类群的CPUE差异更明显,月经度向类群比月纬度向类群更具有季节性;强拉尼娜和弱拉尼娜事件集中的类群分类明显,厄尔尼诺、中强度拉尼娜和正常年份分类较模糊,年纬度向类群CPUE越高,海表面温度距平值（SSTA）越高,而叶绿素a质量浓度距平值（CHLA）越低。研究表明,不同强度的异常气候事件对柔鱼CPUE影响不同,强拉尼娜事件会使柔鱼CPUE骤增,弱拉尼娜事件会使柔鱼CPUE略减,而中强度以上的厄尔尼诺事件会使柔鱼CPUE大幅度下降。     

基于灰色系统的澳洲鲐太平洋群系资源量预测模型

利用1995—2014年日本中央水产研究所提供的澳洲鲐(Scomber australasicus)太平洋群系资源量与渔获量数据,结合索饵场和产卵场的海表面温度以及黑潮指标等,建立6种基于灰色系统的澳洲鲐资源量预测模型。建立的模型包括不考虑任何环境因子的GM(1,1)模型,分别基于索饵场(140°E～160°E,35°N～50°N)海表面温度SST1、产卵场1 (130°E～132°E,30°N～32°N)海表面温度SST2、产卵场2 (138°E～141°E,34°N～35°N)海表面温度SST3和黑潮潮位差TR的GM(1,2)模型,以及综合以上4个因子的GM(1,5)模型,6种模型的平均误差分别为6. 72%,3. 73%,4. 41%,4. 78%,29. 56%,19. 38%。研究结果表明,基于索饵场、产卵场海表面温度因子建立的灰色预测模型,对澳洲鲐太平洋群系资源量预报精度较高,可应用于后续渔业生产中。对GM(1,5)模型的灰色参数值a、b分析可知,所有因子中SST2和SST3对模型的制约影响最高,即对资源量的影响最大。产卵场温度与资源量具有较高的相关性,结合最适温度,可推测在该适宜温度范围内资源量随着产卵场温度的升高而增加。可见,全球气候变暖海水温度升高,可能对澳洲鲐资源波动存在积极影响。     

北太平洋公海柔鱼渔场浮游植物的生态特征及与环境的关系

利用2010年6~9月北太平洋公海柔鱼(Ommastrephes bartramii)渔场生态环境的调查资料,结合丰度、优势度估算方法以及SUFER应用软件等,对浮游植物的种类组成和数量分布、其与海洋环境因子关系及与中心渔场变动关系等作了探讨分析。结果显示,北太平洋柔鱼渔场的浮游植物经初步鉴定有3门28属80种,种类繁多,组成较复杂,其中东部渔场共39种,暖水性种类为24种,亚寒带冷水性种有7种,热带广布性种有4种,温带偏暖性种有2种,其他生态未命种有2种;而西部的传统渔场共62种,西部渔场鉴定的暖水性种类为43种,亚寒带冷水性种有5种,热带广布性种有9种,温带偏暖性种有3种,其他生态未命种有2种。中东部渔场的浮游植物种类明显少于西部渔场,但亚寒带冷水性种比西部渔场多。采样海域跨度大,包括公海柔鱼的东、西部渔场,范围在150°E~170°W、38°N~45°N的北太平洋公海海域,发现浮游植物丰度在2.98×103~59.87×103 ind/m3范围内,柔鱼的渔获量出现频率高,在14%以上。     

日本以南黑潮流量对西北太平洋柔鱼渔场重心影响的滞后性分析

为研究西北太平洋海域黑潮流量对柔鱼Ommastrephes bartramii渔场的影响,本研究中结合1994—2010年西北太平洋海域黑潮流量和柔鱼渔场重心数据,采用阿尔蒙法建立了多项式分布滞后模型,通过分析黑潮流量异常与渔场重心偏移的互相关系数和模型的AIC值,确定了模型的最佳滞后期数,并添加了一阶滞后残差项以消除残差序列的自相关。结果表明:在经度方向上,黑潮流量异常在一年内对柔鱼渔场重心偏移没有明显的影响;而在纬度方向上,模型中黑潮流量异常变量的第12~15期系数均显著,分别为0.003 72(P0.05)、0.004 93(P0.01)、0.006 29(P0.01)和0.007 81(P0.05),说明黑潮流量异常会在6个月后的两个月内对渔场纬度重心产生正向的影响,模型调整后的相关系数为0.549。本研究中考虑了渔场对黑潮流量响应的时滞性,研究结果对延长西北太平洋柔鱼渔场预报的有效期限具有一定的参考意义。     

西北太平洋柔鱼资源丰度与栖息

海洋环境决定着鱼类资源的空间分布,利用栖息地环境来推测鱼类资源的空间分布是当前渔业资源学的研究前沿。利用广义加性模型（generalized additive models,GAM）和地理信息系统（geographical information system,GIS）方法,根据1995—2004年我国西北太平洋鱿钓生产统计数据和卫星遥感所获得的海洋环境数据（温度、盐度和海平面高度）,分析各海洋环境因子与西北太平洋柔鱼资源丰度时空分布的关系,推测不同月份柔鱼资源丰度空间分布情况。结果表明：6月在175°E、40°N,175°W、41°N以及178°W、43°N附近海域资源丰度相对较高,而在165°E以西传统作业渔场（40°N～45°N,145°E～165°E）资源丰度极低;7月在153°E～173°E、43°N～45°N海域资源丰度水平相对较高;8月资源丰度较高海域分布在150°E～157°E、40°N～45°N;9月资源丰度较高海域分布在145°E～152°E、40°N～45°N和158°E～165°E、41°N～45°N;10月资源丰度较高海域分布在154°E～158°E、41°N～44°N;11月资源丰度较高海域分布在145°E～155°E、39°N～42°N海域。     

西北太平洋柔鱼BP神经网络渔场预报模型比较研究

柔鱼是西北太平洋的重要经济种类。研究根据1995-2001年7-11月采集的鱿钓生产数据以及相对应的海洋环境因子数据,包括经纬度、表温(SST)和海平面高度距平(SSHA),分别以单位捕捞努力量渔获量(CPUE)和捕捞努力量作为中心渔场指标,采用BP神经网络方法,以经纬度、海洋环境因子作为输入因子,分别以CPUE和捕捞努力量作为输出因子,采用4-3-1和4-2-1两种模型,共4种方案对西北太平洋柔鱼渔场进行预报,并以拟合残差最小的模型作为最优预报模型。分析结果显示,7-11月各月中心渔场预报模型均以4-3-1模型为最优,但7、8月最优预报模型以捕捞努力量为输出的4-3-1模型,9、10、11月最优预报模型以CPUE为输出的4-3-1模型,总体平均误差以捕捞努力量为输出的4-3-1模型为最小。研究认为,CPUE和捕捞努力量作为中心渔场预报指标有差异,以捕捞努力量为输出的4-3-1模型较合适作为柔鱼渔场预报模型。     

基于灰色系统的秘鲁鳀资源量预测模型的构建

秘鲁鳀(Engraulis ringens)是栖息于东南太平洋的小型中上层鱼类,是鱼粉的主要来源。有效预测秘鲁鳀的资源量,综合评价环境因子对秘鲁鳀资源量的影响将有利于我国鱼粉进口企业利用环境和气候变化把握秘鲁鳀的生产行情。利用2004—2013年秘鲁鳀的资源量数据,首先对影响秘鲁鳀资源量的环境和气候因子进行灰色关联分析,并基于该结果利用灰色预测模型[GM(0,N)模型]进行秘鲁鳀资源量预测模型的构建,同时通过去除某个环境因子的模型与包含所有环境因子的模型的预报精度比较,对环境因子的重要性进行评价。结果表明,包含所有因子(渔场水温(Fishing ground temperature,FGT)、(渔场水温距平(Fishing ground temperature anomaly,FGTA)、南方涛动指数(Southern Oscillation Index,SOI)、Nino 1+2区海表面温度和太平洋年代际振荡指数(Pacific Decadal Oscillation Index,PDOI))的模型1对拟合资源量与实际资源量的平均相对误差为0.197,两个序列间的相关系数为0.544,对验证数据的相对误差为0.434;对比去掉其中某一个因子的模型2-模型6,去掉PDO的模型4效果最好,拟合资源量与实际资源量的平均相对误差为0.187,两个序列间的相关系数为0.663,对验证数据的相对误差为0.274,该模型能够更好地提高模型精度,可作为预测秘鲁鳀资源量的最优模型。     

水温变化对秘鲁外海茎柔鱼栖息地的影响

为获取秘鲁外海茎柔鱼Dosidicus gigas栖息地的适宜温度指标,预测水温变化对茎柔鱼栖息地的影响,根据2006—2011年中国鱿钓船在秘鲁外海的茎柔鱼生产数据,并结合实测和通过卫星遥感技术获得的该海域海表温度数据,在作业次数和单位捕捞努力量渔获量(CPUE)基础上,采用海表温度适应性指数(Suitability index,SI)模型预测方法进行了相关研究。结果表明:随着水温的升高,茎柔鱼栖息地经向自西向东转移,纬向自北向南转移;产量较高的月份为7—12月,选取最佳适宜温度指标为19℃;发生厄尔尼诺现象时茎柔鱼产量下降,发生拉尼娜现象时产量则增加。