太平洋延绳钓大眼金枪鱼及渔场表温关系研究

根据收集到的太平洋延绳钓大眼金枪鱼捕捞产量、海水表层温度(SST)数据等,研究了太平洋延绳钓大眼金枪鱼捕捞产量及渔场区 SST 的统计特征.结果表明:太平洋延绳钓大眼金枪鱼渔场主要分布在较高温度的热带海域,整个太平洋渔场区平均 SST 为 26.56 ℃,中位数为27.28 ℃,高产渔区SST相对较高,其主要渔场区平均表层水温主要位于23.8 ℃～29.3 ℃.渔场区 SST 数据分布为负偏,而产量数据分布为正偏.平均CPUE分布呈双峰分布,但主要捕捞产量多数在大于25 ℃海域捕捞.时间序列分析结果显示:太平洋大眼金枪鱼CPUE呈下降趋势,SSTA自1970年代末开始增加,表明太平洋热带海域处于变暖阶段,CPUE和MEI指数与SSTA 的周期变化具有较好的一致性.     

拉尼娜期间中西太平洋鲣栖息地分布特征

鲣是大洋中重要经济种类,主要分布于太平洋中西部海域,其渔场和资源丰度易受海洋环境因子影响。根据1995-2014年中西太平洋金枪鱼围网船队在主要作业海域（15°S~10°N,120°E~155°W）的生产数据,结合弱、中、强拉尼娜条件下的海表温度（SST）和海面高度（SSH）数据,运用算术平均法（AM）建立基于SST和SSH的栖息地指数综合模型。结果表明,在栖息地综合指数（HIS）大于0.6的海域,各拉尼娜时期作业比重均在60%以上。利用弱拉尼娜（2005年12月-2006年3月）、中拉尼娜（2011年10月-2012年3月）和强拉尼娜（2010年6月-2011年4月）数据进行模型验证,分析认为作业渔场主要分布在HSI大于0.6的海域,作业次数所占比重分别为53.9%、66.5%、63.6%。在中西太平洋区域,随着拉尼娜强度的增加,资源丰度上升,其渔场分布向东北和东南方向扩散。研究表明,基于SST和SSH各强度拉尼娜时期的栖息地模型均可较好预测中西太平洋鲣渔场,并为以后拉尼娜期间中心渔场的分析提供参考。     

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。     

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。     

基于深度卷积嵌入式聚类(DCEC)的海洋环境特征提取对渔情预报模型的改进研究——以西南印度洋大眼金枪鱼为例

为提高大眼金枪鱼(Thunnus obesus)延绳钓渔情预报模型的预测能力,本研究提出了一种基于深度卷积嵌入式聚类(DCEC)的海洋环境时空特征提取方法,结合广义可加模型(GAM)对西南印度洋大眼金枪鱼延绳钓渔场进行预报。采用2018年1-12月0.041 6°×0.041 6°的MODIS-Aqua和MODISTerra海表面温度三级反演图像数据(以日为单位)构建DCEC模型,基于Davies-Bouldi指数(DBI)确定最佳聚类数,在此基础上提取各月海表温度(SST)的类别特征值F M;采用美国国家海洋和大气管理局网站2018年1-12月1°×1°的Chl a浓度月平均值作为辅助环境特征因子;采用印度洋金枪鱼委员会2018年1-12月1°×1°的大眼金枪鱼延绳钓渔业数据(以月为单位),计算单位捕捞努力量渔获量(CPUE);将SST月类别特征值F M、Chl a浓度月平均值与CPUE数据进行时空匹配,构建改进GAM;采用SST月平均值、Chl a浓度月平均值与CPUE数据构建基础GAM;采用联合假设检验(F检验)验证模型解释变量对响应变量的影响;采用赤池信息准则(AIC)、均方误差(MSE)、绘制实测值和预测值的散点图并计算相关系数r,分析改进GAM相比于基础GAM的提升效果。实验结果表明:(1)基于DCEC模型提取的F M能够较好地反映西南印度洋海表温度的时空动态特征与规律,并与西南印度洋的气候条件、季风状况和水文特征等相互耦合;(2) F M相比SST平均值的因子解释率更高,对大眼金枪鱼CPUE影响更为显著,高渔获率集中在暖冷流交汇区域;(3)改进GAM相比基础GAM的AIC值降低了9.17%,MSE降低了26.7%,散点图显示改进GAM预测的CPUE对数值与实测CPUE对数值的相关性较显著,r为0.60。本研究证明了DCEC模型在海洋环境特征提取方面的有效性,可为后序大眼金枪鱼延绳钓渔情预报模型的改进研究提供参考。     

太平洋延绳钓长鳍金枪鱼及渔场水温分析

根据收集到的渔获量数据、海水表层温度数据及有关文献资料,应用GIS技术对太平洋长鳍金枪鱼延绳钓渔业进行定量和定性综合分析。结果表明:太平洋延绳钓长鳍金枪鱼渔场分布范围广泛,具纬向分布特征,集中分布在30°N线附近的西北太平洋海域和~40°S之间的西南太平洋海域。对渔获产量同海表温度的分月统计显示:太平洋长鳍金枪鱼渔场最适月平均表层水温约28~29℃,渔场出现频次为偏态分布型。文中结合有关文献综合讨论了海表温度、溶解氧含量、海流等环境因子与金枪鱼渔场分布和形成机制的关系。     

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。     

基于贝叶斯分类器的南海黄鳍金枪鱼渔场预报模型

本文利用来自中西太平洋渔业委员会(WCPFC)黄鳍金枪鱼延绳钓2000-2011年的历史渔获数据和美国国家海洋和大气管理局(NOAA)气候预报中心提供的海表温度最优插值数据和法国空间局(CNES)卫星海洋数据中心提供的多卫星融合高度计月合成海面高度资料,基于贝叶斯分类器,根据模型中环境因子的选取以及渔区分类策略的不同预拟了8种构建方案对2011年南海外海黄鳍金枪鱼的渔场进行分类预报,并将预报结果与实际渔场进行对比检验,比较分析不同方案对最终分类结果和精度的影响。检验结果表明,方案1-8总体精度分别为71.4%、75%、70.8%、74.4%、66.7%、68.5%、57.7%和63.7%。方案1-6在65%以上,均能够满足实际渔场预报业务化需求。采用SST和SSH双环境因子的方案均比采用单SST环境因子的方案总体精度稍高,一定程度上提高了预报精度,其中采用去除SST和SSH相关性的第一主分量作为预报因子的方案2达到了75%最高精度。采用CPUE平均值正负标准差作为节点比以33.3%与66.7%作为节点来区分高、中、低CPUE渔区的预报结果要更加准确。因此在模型筛选的基础上,选用模型方案2完成南海金枪鱼渔场渔情预报服务系统的系统实现。     

基于环境因子的东南太平洋茎柔鱼资源补充量预报模型研究

东南太平洋茎柔鱼(Dosidicus gigas)是短生命周期种类,其资源量极易受到海洋环境变化的影响。根据2003—2012年我国鱿钓船在东南太平洋的生产统计数据,以及茎柔鱼栖息地的海表温度(SST)、海面高度(SSH)、叶绿素a浓度(chl a)数据,利用相关性分析法分析茎柔鱼资源丰度和补充量(以单位捕捞努力量渔获量为指标,t/d)与栖息海域20°S—20°N、110°W—70°W的SST、SSH、chl a浓度的相关性,获取相关系数大的关键海区位置,同时加入茎柔鱼产卵场、索饵场最适表层水温范围占总面积的比例(分别用PS、PF表示)两个参数,建立三种基于主要环境因子的误差反向传播(EBP)神经网络资源补充量预报模型,进行了比较。结果表明:茎柔鱼资源丰度与SST、SSH、chl a浓度的相关系数最大值海域为7月份的Point1(13°N,102°W)海区、9月份的Point3(11°N,102°W)海区和3月份的Point5(8°S,107°W)海区;资源补充量与SST、SSH、chl a浓度的相关系数最大值海域为6月份的Point2(8°N,103.5°W)海区、2月份的Point4(12°N,97.5°W)海区和10月份的Point6(10°S,93.5°W)海区。EBP神经网络预报模型结果认为:基于产卵环境关键影响因子的方案2(以Point2的SST、Point4的SSH、Point6的chl a浓度、PS作为模型输入因子)和基于全部环境关键影响因子的方案3(以Point1与Point2的SST、Point3与Point4的SSH、Point5与Point6的chl a浓度、PS、PF作为模型输入因子)的两种神经网络预报模型均方误差较小,其准确率可达90%左右。     

瓦努阿图周边海域长鳍金枪鱼渔场分布及其与表温关系

海表温(SST)是影响渔场的重要环境因子.根据2008年我国冰鲜金枪鱼延绳钓船在瓦努阿图周边海域的生产统计数据,结合卫星遥感获得的SST资料,分析了长鳍金枪鱼各月渔场时空分布及其与SST的关系.K-S检验表明,长鳍金枪鱼渔场形成与SST关系密切.     

Generation of high resolution sea surface temperature using multi-satellite data for operational oceanography

In the present article, we introduce a high resolution sea surface temperature(SST) product generated daily by Korea Institute of Ocean Science and Technology(KIOST). The SST product is comprised of four sets of data including eight-hour and daily average SST data of 1 km resolution, and is based on the four infrared(IR) satellite SST data acquired by advanced very high resolution radiometer(AVHRR), Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer(MODIS), Multifunctional Transport Satellites-2(MTSAT-2) Imager and Meteorological Imager(MI), two microwave radiometer SSTs acquired by Advanced Microwave Scanning Radiometer 2(AMSR2), and Wind SAT with in-situ temperature data. These input satellite and in-situ SST data are merged by using the optimal interpolation(OI) algorithm. The root-mean-square-errors(RMSEs) of satellite and in-situ data are used as a weighting value in the OI algorithm. As a pilot product, four SST data sets were generated daily from January to December 2013. In the comparison between the SSTs measured by moored buoys and the daily mean KIOST SSTs, the estimated RMSE was 0.71°C and the bias value was –0.08°C. The largest RMSE and bias were 0.86 and –0.26°C respectively, observed at a buoy site in the boundary region of warm and cold waters with increased physical variability in the Sea of Japan/East Sea. Other site near the coasts shows a lower RMSE value of 0.60°C than those at the open waters. To investigate the spatial distributions of SST, the Group for High Resolution Sea Surface Temperature(GHRSST) product was used in the comparison of temperature gradients, and it was shown that the KIOST SST product represents well the water mass structures around the Korean Peninsula. The KIOST SST product generated from both satellite and buoy data is expected to make substantial contribution to the Korea Operational Oceanographic System(KOOS) as an input parameter for data assimilation.     

海表温度与海表气温位相关系

采用1982-2012年NOAA最优插值海表温度(第二版)数据资料和NCEP/NCAR再分析海表气温数据资料,利用均方差分析法,分析海表温度和海表气温的年际变化特征。将31年数据按照El Nin軌o/La Nin軌a事件分为a,b,c 3组,利用超前/滞后相关性分析法,将中低纬度海域海表温度异常(SSTA)与海表气温异常(SATA)做超前/滞后相关分析,得到每个格点SSTA与SATA之间相关性最显著的时间,从而确定SSTA与SATA之间的超前/滞后相关关系。研究结果表明:中纬度海域以SATA超前SSTA为主,SATA滞后SSTA主要分布在20°S-20°N的热带海域。SATA与SSTA超前/滞后天数统计结果均呈现双峰型分布,SATA超前峰值出现在10 d左右,SATA滞后峰值出现-7 d左右。El Nin軌o/La Nin軌a事件的出现,对海气超前/滞后相关关系具有一定影响。     

热带西太平洋海表盐度的变化特征及其对淡水通量的响应

基于1980~2015年的全球简单海洋资料同化分析系统(SODA)、全球海气通量(OAFlux)和全球降水气候学计划(GPCP)等海洋、大气观测再分析资料,采用线性拟合、经验正交函数(EOF)分解、相关分析和波谱分析等数理统计方法,分析了热带西太平洋海表盐度(SSS)和淡水通量时空变化特征及其关系.结果表明,SSS与淡水通量的气候态及长期线性变化趋势有较好的空间对应关系,两者均有多种时间尺度的EOF模态,其年代际变化模态有较好的正相关关系,并与太平洋年代际振荡(PDO)有密切的滞后相关.分析表明,PDO可能通过影响Walker环流的变化来影响热带西太平洋的淡水通量分布,从而影响SSS的时空格局.     

连续台风对海表温度和海表高度的影响

利用多卫星观测资料,分析了2008年9月3个连续台风前后的海表温度(SST)和海表高度距平(SSHA)的时空变化特征,并探讨了影响其变化的主要因子。结果表明:(1)3个台风引起了强烈的上升流(1×10-5~150×10-5 m/s),海表显著降温(1~6 ℃),海表高度也有不同程度降低(10~50 cm);(2)台风引起的SST最大降温中心与SSHA负值或中尺度冷涡的区域中心十分吻合,同时台风使得先前存在的海洋中尺度冷涡得到加强;(3)同一区域台风对SST影响程度大小受台风的强度、移动速度以及台风对海面强迫时间等因素控制;(4)在原先SSHA为正值的海域,3个台风连续强迫下使得局地洋面形成一个SSHA为负值的中尺度涡,这与单一"打转"台风强迫海洋生成中尺度涡的现象不同。因此,对于西北太平洋海域而言,频发的台风在中尺度涡生消演变过程中的影响应不容忽视。     

环渤海沿岸海表温度资料的均一性检验与订正

本文对环渤海沿岸具有代表性且资料完整的6个海洋观测站的月均海表温度(SST)序列作均一性检验和订正。我国海洋观测站密集度低,难以选择参考序列,本文首先采用不依赖参考序列的惩罚最大F检验(PMFT)方法对SST序列检验,利用详尽的元数据对检验结果进行确认,再对不连续点订正,该方法适用于元数据详尽的海洋观测站。对于元数据不详尽的观测站,使用惩罚最大T检验(PMT)方法,选取与海洋台站距离近且相关显著的气象观测站的均一化地面气温序列来制作参考序列,对SST序列进行检验和订正。结果表明,环渤海地区SST序列都存在一定非均一性,观测站较大距离迁移和观测系统变更(从人工观测到自动化观测)是造成非均一性的重要原因。订正后的环渤海地区年平均SST增温趋势更加明显。本文使用不同方法来检验SST序列的均一性,该思路对沿海其他海区观测站SST均一性检验和订正有一定参考价值和应用前景,可为沿海气候变化研究提供科学准确的第一手资料。     

用辐射传输方程改进算法反演LandSAT8海表温度的效果检验和适用条件分析

为检验辐射传输方程改进算法推广用于反演LandSAT8 海表温度(SST)的可行性及适用条件,本研究在修订算法部分参数的基础上,分别反演出算法改进前后的LandSAT8 SST并进行比较。MODIS SST验证表明改进算法对大气透过率偏差和SST偏差均有明显改善,除2019-08-21图像外,其他3景图像SST偏差在0.5℃左右;浮标SST验证表明改进算法在近岸海域对SST偏差改善效果同样显著,其平均偏差bias和均方根误差rmse分别减少到0.14、0.18℃,基本可以忽略不计;进一步研究发现,改进算法SST反演精度与研究海域大气透过率分布均匀程度呈显著的正相关关系,R²[bias(SST)]=0.920 7,R²[rmse(SST)]=0.934 0。使用改进算法遥感监测电厂温排水：嵩屿电厂表层海水温升羽流不明显;而后石电厂表层温升现象最显著,温升幅度和扩散影响范围最大,在其排水口附近存在稳定的高温水体(温升＞3℃);晋江电厂表层温升羽流呈扇形分布,流轴短,主要集中在排水口附近。     

船载海水温度观测研究

通过研究国家相关海洋观测标准对海水温度观测的规约,结合当前船载水温观测的现状,提出了基于总线的船载磁吸附温度链式观测方法,并对其在结构设计、理论模型、算法等多方面进行了阐述.通过多个竖直分布的温度传感器实时观测,采用自适应参数化算法,有效减少了风浪、海流、热辐射等方面的影响,具有观测层深相对固定、精度高等特点,可实现船...     

Measurement of the sea surface emissivity

The sea surface emissivity in the infrared region is determined on the basis of data analyses. Net radiation, surface irradiance and other oceanographical and meteorological variables are measured throughout most of the year at the oceanographical observatory tower in Tanabe Bay, Japan. We have found that 0.984±0.004 is a reliable emissivity value from the night time data. Surface emission radiates not from the subsurface water but from the sea surface. The thermal skin layer on the sea surface, however, is disturbed and disappears under high wind speed over 5 m/s through the analyses of the radiation observation using the emissivity value of 0.984. Under low wind speed, the sea surface can be cooler or warmer than the subsurface due to overlying thermal conditions and the skin layer can be neutral as the transient process between them. By using an emissivity value of 0.984, the temperature difference between the sea surface temperature and the temperature determined from surface irradiance that has been reported in the satellite data analyses is found to be reduced by half.     

基于产卵场海表温度的阿根廷滑柔鱼资源丰度预测模型研究

阿根廷滑柔鱼(Illex argentinus)为短生命周期种,其资源丰度易受海洋环境变化的影响,尤其是在产卵场的早期生活史阶段。根据2003?2016年我国鱿钓船队在西南大西洋的生产统计数据,以及产卵场海洋表面温度(SST)卫星遥感数据,用相关性分析方法筛选出阿根廷滑柔鱼产卵旺季期间(6月份)表征产卵场SST变化的特征海域;基于阿根廷滑柔鱼产卵场最适SST范围占总面积之比(Ps)与资源丰度单位捕捞努力渔获量(CPUE,t/船)呈正相关性的假设,回溯阿根廷滑柔鱼最适的产卵场及水温环境条件,并据此建立多种基于表征产卵场SST环境因子的资源丰度多元线性预测模型。相关性分析结果表明:6月份有两片连续海域(Area 1、Area 2)的SST与CPUE之间存在显著相关性,分别为42.5°～44°S、57.5°～59°W(Area 1)和39°～39.5°S、45°～46°W(Area 2);回溯的阿根廷滑柔鱼产卵场范围为37.5°～44°S、41.5°～51.5°W,产卵场最适SST范围为16～17.5℃。利用2个特征海域(Area 1、Area 2)SST以及回溯的产卵场Ps建立4种的多元线性资源丰度指数(ICPUE)预测模型,结果表明,包含表征寒暖流的特征海域和回溯产卵场Ps的方案4模型优于其他3种模型,其资源丰度指数预测模型为ICPUE=1.390 4×Ps+0.261 9×SST_{Area 1}+0.096 2×SST_{Area 2}?3.248 0。     

台风背景下海浪对海表流场和海表温度的影响

海浪作为海-气界面中重要的物理过程,对海洋上混合层的近表面分布具有重要作用。本文以台风"威马逊"和"麦德姆"为背景,基于FVCOM耦合模式模拟了台风浪及上层海洋的响应过程,探讨了海浪对海表流场和海表温度的影响。结果表明耦合模式能够较准确地模拟出有效波高,台风过境后海表流场在海浪的作用下反映出与台风相对应的气旋性特性,改变的流场量级可达0.4 m/s;海表温度出现不同程度的下降,最大降温约4℃,最大降温中心与流场变化区域相对应,且降温区相对台风路径呈显著的"右偏性"。最大降温滞后台风中心过境2 d左右,恢复时间一般超过10 d,与实况相吻合。