基于表层及温跃层环境变量的南太平洋长鳍金枪鱼栖息地适应性指数模型比较

为了量化比较海表层环境及温跃层环境对南太平洋长鳍金枪鱼渔场分布的影响程度;本研究采用2010-2012年南太平洋长鳍金枪鱼延绳钓渔船实际生产统计数据;结合卫星遥感所获取的海表面温度（sea surface temperature;SST）和海表面高度（sea surface height;SSH）数据以及Argo浮标所获取的温跃层上、下界水温和深度数据;运用外包络法分别构建了基于海表层环境变量、温跃层上界环境变量以及温跃层下界环境变量的3种栖息地适应性指数（habitat suitability index;HSI）模型。模型验证结果显示;基于海表层环境变量的HSI模型;HSI>0.6时所占产量比重为70.04%;投钩数量比重为70.86%;HSI>0.8时所占产量比重为24.92%;投钩数量比重为25.79%;基于温跃层上界环境变量的HSI模型;HSI>0.6时所占产量比重为82.17%;投钩数量比重为80.95%;HSI>0.8时所占产量比重为33.24%;投钩数量比重为32.69%;基于温跃层下界环境变量的HSI模型;HSI>0.6时所占产量比重为81.01%;投钩数量比重为81.54%;HSI>0.8时所占产量比重为43.51%;投钩数量比重为43.73%。研究发现;基于温跃层上界和下界环境变量的两个HSI模型预报精度明显高于基于表层环境变量的HSI模型;且基于温跃层下界环境变量的HSI模型预报精度高于基于温跃层上界环境变量的HSI模型。研究结果表明;相较于海表层环境;温跃层环境;尤其是温跃层下界环境特征对南太平洋长鳍金枪鱼资源分布的影响更为显著。     

基于GAM模型研究水温垂直结构对热带中西太平洋黄鳍金枪鱼渔获率的影响

黄鳍金枪鱼索饵水层影响延绳钓捕捞效率,而黄鳍金枪鱼索饵水层分布受水温垂直结构的影响,因此本文采用GAM模型分析次表层环境变量对延绳钓黄鳍金枪鱼渔获率的影响,评估黄鳍金枪鱼垂直水层分布对中西太平洋黄鳍金枪鱼延绳钓单位捕捞努力量渔获量(Catch Per Unite Effort, CPUE)的作用。模型结果表明,环境因子对热带中西太平洋延绳钓黄鳍金枪鱼渔获率空间分布影响明显。黄鳍金枪鱼延绳钓CPUE在2012年之后快速增多,高渔获率月份出现在北半球夏季,空间上在10°S,140°E附近区域。温跃层上界温度和深度、温跃层下界深度、18℃等温线深度、△8℃等温线深度及其和温跃层下界深度的深度差对延绳钓渔获率影响较大,是影响热带中西太平洋黄鳍金枪鱼延绳钓渔获率的关键环境因子。随着温跃层上界温度和深度值变大,延绳钓CPUE逐渐递增,对延绳钓CPUE影响密切的温度和深度分别为27～28℃和70～90 m。温跃层下界深度对延绳钓CPUE影响在250～280 m时最大;之后随着下界深度的变大,CPUE快速下降。18℃等温线深度对延绳钓CPUE影响呈现先震荡后递增的趋势,影响密切的区域在230 m深度上下。△8℃等温线深度与温跃层下界深度的差值对热带中西太平洋黄鳍金枪鱼延绳钓CPUE影响呈现先快速递减后缓慢增加的趋势,在深度差为70 m上下时影响最密切。研究结果揭示,在黄鳍金枪鱼活动水层受限或栖息水层和延绳钓作业深度相吻合时,延绳钓渔获率最高。依据黄鳍金枪鱼垂直活动水层调整延绳钓投钩,可以提高渔获率。因此,采用延绳钓CPUE进行渔场和资源评估时要考虑金枪鱼适宜垂直活动空间。     

热带大西洋大眼金枪鱼和黄鳍金枪鱼渔场温跃层的时空变化特征

采用2007 ～2011年Argo浮标剖面温度资料研究了大西洋黄鳍金枪鱼(Thunnus albacares)和大眼金枪鱼(Thunnus obesus)延绳钓主要作业渔场温跃层的时空变化特征.研究结果表明热带大西洋黄鳍金枪鱼、大眼金枪鱼延绳钓主要作业渔场温跃层的上界深度和温度存在着明显的季节性变化.温跃层上界深度呈现出冬深夏浅的季节性变化特征,大致呈纬向带状分布,12月至翌年4月份,15°N以北海域温跃层上界深度超过80 rn,同期10°S以南海域的多低于50 m;6～10月份的则相反.在赤道纬向区域温跃层上界温度在27℃以上,往南北两侧30°区域温度值依次递减至20℃及以下.温跃层下界深度和温度没有明显的季节性变化.温跃层下界深度高值区域的空间分布呈现“W”形状,深度值在220 m以上.在25°S以南,从南美洲到非洲西沿岸海域并延伸到安哥拉外海,以及10°N非洲西海岸外海,在1a中的大部分月份里,温跃层下界深度浅于150 m.在15°N以北和15°S以南区域下界温度大于15℃,在这之间的纬向区域下界温度低于14℃.全年在大西洋西部的5 °～ 15°N和5 °～15°S区域的温跃层厚度最大,在80～150 m之间,冬季和夏季呈现相反的分布特征;温跃层强度高值在5°S～ 15°N纬向区域,尤其是大西洋东部,介于0.15 ～ 0.25℃/m之间.根据文中揭示的大西洋金枪鱼延绳钓主要作业渔场区温跃层的时空变化特征,作者建议晚上大眼金枪鱼和黄鳍金枪鱼投钩深度应该在温跃层上界深度分布的附近水域;白天捕捞黄鳍金枪鱼投钩深度应该在温跃层下界深度分布的水域附近,大眼金枪鱼投钩深度要比黄鳍金枪鱼的更深.     

中西太平洋延绳钓黄鳍金枪鱼渔场时空分布与温跃层关系

为了解热带中西太平洋延绳钓黄鳍金枪鱼(Thunnus albacares)适宜的温跃层参数分布区间,采用Argo浮标温度信息和中西太平洋渔业委员会(The Western and Central Pacific Fisheries Commission,WCPFC)的黄鳍金枪鱼延绳钓渔获数据,绘制了热带中西太平洋月平均温跃层特征参数和月平均CPUE的空间叠加图,用于分析热带中西太平洋黄鳍金枪鱼中心渔场时空分布和温跃层特征参数间的关系。分析结果表明:热带中西太平洋温跃层上界深度、温度具有明显的季节性变化,而温跃层下界深度、温度季节性变化不明显,黄鳍金枪鱼中心渔场分布和温跃层季节性变化有关。全年中心渔场的位置分布在温跃层上界深度高值区域,随温跃层上界深度高值区域季节性南北移动。在新几内亚以东纬向区域(5°N~10°S,150°E~170°W)上界深度值全年都在70~100m之间,全年都是延绳钓黄鳍金枪鱼中心渔场。中心渔场上界温度多在26℃以上,但是在上界温度超过30℃区域,CPUE值较小。中心渔场主要分布在温跃层下界深度两条高值带之间区域,在温跃层下界深度超过300m和小于150m区域,CPUE值均偏低。中心渔场主要分布在下界温度低于13℃区域,下界温度超过17℃难以形成中心渔场。频次分析和经验累积分布函数计算其适宜温跃层特征参数分布,得出中西太平洋黄鳍金枪鱼适宜的温跃层上界温度和深度分别是27~29.9℃和70~109m;适宜的温跃层下界温度和深度分别是11~13.9℃和250~299m。文章初步得出中西太平洋黄鳍金枪鱼中心渔场温跃层各特征参数的适宜分布区间及季节变化特征,为我国金枪鱼实际生产作业提供技术支持。     

太平洋金枪鱼渔场关键次表层环境变量的季节变化

为了解太平洋大眼金枪鱼(Thunnus obesus)和黄鳍金枪鱼(Thunnus albacares)主要作业渔场次表层关键环境变量时空分布特征,作者采用2007~2012年Argo剖面浮标数据,分析了太平洋大眼金枪鱼和黄鳍金枪鱼延绳钓主要作业渔场区温跃层特征参数、12℃和距表层海温8℃(Δ8℃)等值线信息。研究表明,温跃层上界深度和温度以及Δ8℃等深线具有明显的季节性变化。温跃层上界深度呈现出冬深、夏浅的季节性变化特征,大致呈纬向带状分布。1~3月份,北太平洋从东到西温跃层上界深度值都超过90 m,同期10°S以南的海域均低于60 m;7~9月份则相反。在太平洋150°W以西,20°S~20°N区域,温跃层上界温度全年在28℃以上。8℃等深线显示在东部太平洋,一块低值区域(150m)由东海岸向西海岸延伸;在20°N以北和20°S以南的高值区域(250m)表现出冬深、夏浅的季节性变化特征。温跃层下界深度图显示有两块高值区域(深度大于280m)从西向东,由低纬度向高纬度漂移;在东部太平洋,两个高值区域之间的纬向区域常年存在一块下界深度低值区域(140m)。与下界深度类似,温跃层下界温度也有两块低温区域(12℃)从西向东,由低纬度向高纬度漂移。在该低温区域的外侧舌状区域,下界温度超过17℃;东部太平洋在13~15℃。在15°N以北和15°S以南12℃等深线超过400 m,呈舌状;赤道东部太平洋,一块300 m深的细长舌状区域由东向西延伸。在上述区域之间,12℃等深线的深度值低于200 m。温跃层下界深度和温度,以及12℃等深线则没有明显的季节性变化。分析结果初步揭示了太平洋金枪鱼主要作业渔场温跃层上界温度、12℃和Δ8℃等值线信息分布特征,为金枪鱼实际生产作业提供理论参考。     

印度洋大眼金枪鱼和黄鳍金枪鱼渔场水温垂直结构的季节变化

为了解印度洋大眼金枪鱼(Thunnus obesus)和黄鳍金枪鱼(Thunnus albacares)主要作业渔场温跃层上界温度、深度和垂直温差时空变化特征,采用2007～2010年Argo温度剖面浮标资料,计算了印度洋大眼金枪鱼、黄鳍金枪鱼主要作业渔场次表层温度和温跃层特征参数.研究认为,温跃层上界深度、温度和10～200 m温差存在明显的季节性变化.5～9月在15°～25°S纬向区域存在一块季节性较深的温跃层上界深度区域;在20°S以南海域,12月至次年4月份温跃层上界深度非常浅;在15°S至赤道纬向区域,尤其是在西部,常年存在一块温跃层较浅的区域.总体而言,温跃层上界深度较深的地方温度相对较低,在2～5月期间,在阿拉伯海东南和孟加拉湾西南形成一块大面积的暖水区;7～9月期间,在15°～25°S,纬向区域因温跃层上界深度较深,从表层至温跃层上界深度温度变化相对较大,温跃层上界温度显著较低.在20°S以南,温跃层上界温度常年都很低.10°S经线方向将水下10 ～200 m垂直温度分成南北两部分,10°S以南部及以北部海区的垂直温差分别大于和小于10℃.分析结果初步揭示了金枪鱼主要作业渔场温跃层上界温度、深度和垂直温差分布特征,为金枪鱼实际生产作业提供理论参考.     

基于神经网络的南太平洋长鳍金枪鱼渔场预报

南太平洋长鳍金枪鱼是我国远洋渔业的重点捕捞对象;对南太平洋长鳍金枪鱼进行准确的渔场预报;可以提高捕捞效率;提高渔业的生产能力。本研究根据1993-2010年南太平洋长鳍金枪鱼的延绳钓生产数据以及海洋卫星遥感数据（海水表面温度;SST;海面高度;SSH）和ENSO（El Niño-Southern Oscillation）指标;采用DPS（data processing system）数据处理系统中的BP人工神经网络模型;以渔获产量（单位时间的渔获尾数）和单位捕捞努力量渔获量（CPUE;Catch per unit of effort）分别作为中心渔场的表征因子;并作为BP模型的输出因子;以月、经度、纬度、SST、SSH和ENSO指标等作为输入因子;分别构建4-3-1;5-4-1;5-3-1;6-5-1;6-4-1;6-3-1等BP模型结构;比较渔场预报模型优劣。研究结果表明;以CPUE作为输出因子的BP人工神经网络结构总体上较优;其中以6-4-1模型结构为最优;相对误差只有0.006 41。研究认为;以CPUE为输出因子的6-4-1结构的人工神经网络模型;能够准确预报南太平洋长鳍金枪鱼的渔场位置。     

基于多因子栖息地指数模型的南太平洋长鳍金枪鱼渔场预报

长鳍金枪鱼作为高度洄游的大洋性鱼类,因其经济价值高、资源量丰富而成为世界海洋渔业的主要捕捞对象之一。根据2006-2010年南太平洋长鳍金枪鱼的生产数据,结合叶绿素-a浓度、海洋表面温度和海洋表面盐度资料,运用一元非线性回归方法,按月份建立基于各环境因子的长鳍金枪鱼栖息地适应性指数,采用算数平均法获得基于多海洋环境因子的综合栖息地适应性指数模型,并以此来预报中心渔场。利用2011年生产数据及海洋环境资料对栖息地指数模型进行验证。研究表明:中心渔场主要分布在HSI大于0.6的海域,预报准确率接近70%。因此,基于叶绿素-a浓度、表层温度和表层盐度的综合栖息地模型能较好的预测南太平洋长鳍金枪鱼中心渔场。     

南太平洋长鳍金枪鱼栖息水层深度的时间变化与空间分布

根据2013年7月至2014年1月和2014年3月至9月我国金枪鱼科学观察员在南太平洋采集的延绳钓钩位深度数据和长鳍金枪鱼钓获钩位数据,分析了延绳钓各钩位的上浮率,估算了热带和温带海域长鳍金枪鱼钓获深度范围、最适栖息水层,比较了两个海域长鳍金枪鱼最适栖息深度的空间分布特征和时间变化规律。结果表明:调查海域的长鳍金枪鱼CPUE较高;热带海域钓钩上浮率为14.39%,温带海域为13.60%;热带海域长鳍金枪鱼最适栖息深度范围为190~220 m,温带海域较热带海域浅,为160~190 m;长鳍金枪鱼栖息深度均值在不同季节差异极显著(P0.01),第2季度平均钓获深度最大,为218.0 m,第1季度最浅,为197.0 m(95%的置信区间)。在实际作业时,应充分考虑垂直栖息深度的变化,合理配置延绳钓钓具,减少兼捕率和误捕率,维护生态系统平衡。     

春季我国不同纬度河口浮游动物群落变化趋势

根据2010-2012年春季由南向北河口海域：北仑河口、九龙江口、瓯江口、长江口和灌河口的浮游动物调查资料;通过比较不同纬度河口浮游动物群落的生物多样性指数（H''）、物种更替率（R）和群落相似系数（S）;探讨了河口浮游动物群落特征沿着不同纬度变化的趋势。结果表明;自南向北5个河口可以划分为3个不同的浮游动物区系。北仑河口和九龙江口为南部亚热带区系;位于亚热带海域;以亚热带种为主;H''分别为1.01和2.18;两河口之间R值为65.52%;S值为51.28%;瓯江口和长江口为中部过渡区系;位于亚热带和温带过渡海域;亚热带种和暖温带种是主要出现的种类;H''分别为1.31和1.86;两河口之间R值为58.33%;S值为58.82%;灌河口单独为北部温带区系;位于温带海域;暖温带种是主要出现的种类;H''值为1.19;与其余河口物种更替率均高于80.00%;群落相似系数均低于32.00%;表明群落结构由南到北的变化非常显著。线性回归结果表明：我国不同河口之间浮游动物的物种更替率与纬度差（两河口所处纬度的差值;δN）呈正相关关系（R=0.026ΔN+0.608;p=0.002）;群落相似系数与纬度差呈负相关关系（S=0.034ΔN+0.578;p=0.001）。春季;我国不同纬度河口浮游动物群落结构的变化;主要是因为影响各河口的水温和水团存在较大差别所致。     

基于不同权重的栖息地指数模型预报阿根廷滑柔鱼中心渔场

本文根据2003-2009年1-5月和2011年1-5月西南大西洋海域阿根廷滑柔鱼(Illex argentinus)的生产数据,结合遥感获得的海表面温度(SST)和海表面高度(SSH)数据,利用不同权重的栖息地指数模型来预报阿根廷滑柔鱼的中心渔场。采用外包络法,利用作业次数与SST、SSH建立适应性指数(SI)模型,依据作业次数比重和产量比重来比较不同权重的算术加权模型(AWM),从而筛选出最佳模型,并对最佳模型进行验证。结果显示,确定AWM(a=0.3,SST权重为0.3,SSH的权重为0.7)为最佳模型,当栖息地适应性指数(HSI)大于0.6时,作业次数的比重为93.23%,产量比重为89.28%,当HSI小于0.4时,作业次数的比重为2.12%,产量比重为3.35%。利用2011年1-5月的生产数据和环境数据对AWM(a=0.3)进行验证,结果显示,在HSI大于0.6的海域,各月作业次数比重均在91%以上,产量比重均在95%以上。研究表明,在阿根廷滑柔鱼渔场形成中SSH比SST更为重要,基于SST和SSH的AWM(a=0.3)能够较好地预测西南大西洋阿根廷滑柔鱼的中心渔场。     

大西洋热带海域长鳍金枪鱼渔场预报模型的比较

为提高大西洋热带海域长鳍金枪鱼(Thunnus alalunga)渔场预报的准确率,对K最近邻(k nearest neighbor,KNN)、逻辑斯蒂回归(logistic regression,LR)、决策与分类树(classfication and regression tree,CART)、梯度提升决策树(gr...     

DNA identification of Pacific bluefin tuna (Thunnus orientalis) in the New Zealand fishery

Muscle samples were collected from 69 specimens identified as Pacific bluefin tuna (Thunnus orientalis) (Temminck and Schlegel, 1844) in the New Zealand Exclusive Economic Zone (EEZ) between 1990 and 2000. Identifications before 1996 were based on body size and colour of the caudal keel; later identifications were mostly based on the shape of abdominal cavity. The tissue samples were tested with a diagnostic mitochondrial DNA marker that distinguishes southern bluefin Thunnus maccoyii (Castelnau, 1872) and Pacific bluefin tuna T. orientalis; 59 specimens were confirmed as T. orientalis and 10 as T. maccoyii. Specimens recorded as Pacific bluefin tuna by the shape of the abdominal cavity were correctly identified as T. orientalis, and this character can be used to identify large specimens landed on tuna vessels. Some specimens recorded as Pacific bluefin tuna on the basis of colour and size were T. maccoyii; and early records of T. orientalis in New Zealand waters, based on these characters, are unreliable. Unusual colour patterns were reported in some specimens of T. orientalis but not T. maccoyii. The Pacific bluefin tuna T. orientalis accounted for less than 0.3% of the bluefin tuna catch in the New Zealand EEZ during the 1990s.     

基于改进ConvLSTM网络太平洋长鳍金枪鱼时空分布趋势预测

渔场资源与位置的变动由空间与环境因子共同驱动,远洋渔场时空演变信息的精准预测是远洋捕捞的关键支撑。该研究考虑渔业生产统计数据,并兼顾同期海洋环境数据包括海表面温度（Sea surface temperature, SST）、海表面盐度（Sea surface salinity, SSS）、初级生产力（primary productivity, PP）和溶解氧浓度（dissolved oxygen concentration, O2）,提出了一种融合卷积长短期记忆网络（ConvLSTM）和卷积神经网络（CNN）的渔场时空分布预测模型。首先对时空因子进行编码,提取高层时空特征;其次采用CNN提取海洋环境变量的抽象特征,并基于ConvLSTM提取渔业数据的时空特征,最后融合高层时空关联信息对渔场时空演变趋势进行预测。以1995－2018年太平洋海域的延绳钓生产数据对模型进行验证,模型的根均方误差为0.1036,实验对比发现较传统渔场预报模型的预测误差降低15%~40%,预测的高产渔区与实际作业的高渔获量区匹配度高。该研究构建的渔场时空预测模型能够准确地预测出太平洋长鳍金枪鱼的时空分布,为太平洋长鳍金枪鱼的延绳钓渔业提供科学参考依据。     

Phytoplankton communities in the Bering Sea and adjacent seas

Vertical distribution of phytoplankton in early warming season in the eastern Bering Sea and adjacent sea areas was investigated. In the surface layer which was under the influence of newly melted sea ice in the shelf water region of the Bering Sea in May, remarkably dense populations ofThalassiosira hyalina andT. nordenskiöldii and relatively large populations ofFragilaria andNavicula occupied large part of phytoplankton community. In June, although theThalassiosira populations sunk into the bottom layer and withered, a certain part of theFragilaria-Navicula populations was still suspended in subsurface layer. Thus,Fragilaria-Navicula were the leading components of the June community in the shelf region.In the Bering Basin region, no dense phytoplankton populations were developed until a shallow thermocline was established. In June when the shallow thermocline developed near shelf edge,Thalassiosira decipiens burst out. As the shallow thermocline extended from near shelf to central part of the Basin region with surface warming, the areas of blooming also shifted from near shelf to the central part.Contribution No. 73 from the Research Institute of North Pacific Fisheries, Hokkaido University.     

Distribution and abundance of the Pacific sardine (Sardinops sagax) in the Gulf of California and their relation with the environment

In 1989–90 the small pelagic fishery of the Gulf of California began to show a very marked decline in the catch of its main component, the Pacific sardine (Sardinops sagax). The catch plummeted from 292,000 t in 1988–89 to 7000 t in 1991–92 and 1992–93. This caused a serious economic crisis in the local fishery fleet and industry, and resulted in the loss of 3000 jobs. In 1993–94 the fishery showed signs of recovery as the abundance of the Pacific sardine began to recover. The catch improved to 128,000 t in 1993–94 and further to 215,000 t in 1996–97. In trying to understand this great variability, we proposed the hypothesis that the distribution and the abundance of the Pacific sardine of the Gulf of California is determined by the wind patterns (upwelling) and the sea surface temperature. The results of analyzing data from 25 cruises showed the period of low relative abundance between 1990 and 1993 and one of high abundance between 1993 and 1996. The range of the sardine's distribution expanded as its abundance increased and contracted when abundances were low. The relationship between the abundances of the sardine and environmental variables proved to nonlinear and bell-shaped. The adjusted pattern explained 78.8% of the variability of the sardine abundance. The highest abundance are produced by moderate upwelling (13–18 m³s⁻¹ per 10 m of coastline) and sea surface temperatures of between 19°C and 25°C.