基于产卵场和索饵场适宜性的西北太平洋柔鱼丰度预测

柔鱼(Ommastrephes bartramii)是北太平洋重要的经济头足类。短生命周期的特征使其资源丰度主要取决于补充量,早期生活史阶段的海洋环境将直接影响补充量大小。利用2004−2015年我国鱿钓船队在西北太平洋的生产统计数据,以及产卵场和索饵场海表水温,将产卵场和索饵场等分成不同数量的海区,运用相关性分析和随机森林模型,筛选出产卵期各月产卵场最适海表水温范围占总面积的比值(Ps)和索饵期各月索饵场最适海表水温范围占总面积的比值(Pf)与单位捕捞努力量渔获量(CPUE)显著相关的海区,将Ps值或Pf值作为神经网络模型的输入变量,分别构建基于产卵场、索饵场的资源丰度预报模型,分析模型的优劣与预报准确度。结果表明：产卵场划分方案为5°×5°,索饵场为2.5° (经)×4° (纬)较为合适。随机森林筛选出的海区与相关性分析筛选出的适宜海区范围大致吻合,且随机森林能够识别与CPUE相关的潜在海域。模型的预报结果表明,其预报准确度均达到90%以上,随机森林筛选出的海区的最适海表水温范围占该海区的比值作为神经网络模型输入因子构建的模型优于相关性分析,预报准确度更高。基于产卵场海域构建的模型相对于索饵场,模型精确度更高、更稳定。     

利用BP神经网络标准化东南太平洋茎柔鱼(Dosidicus gigas)资源丰度

东南太平洋茎柔鱼(Dosidicus gigas)是短生命周期大洋性经济鱼类,其资源量受环境因素变化的影响较大。根据我国鱿钓船队2013~2017年在东南太平洋的生产统计数据,结合海洋环境数据包括海表面温度(SST)、海表面盐度(SSS)、叶绿素a浓度(chl a),运用BP神经网络(back propagation network)模型来标准化单位捕捞努力量渔获量(catch per unit effort, CPUE,也称名义CPUE)。以均方误差(mean square errors, MSE)和平均相对变动值(average relative variances, ARV)为最优模型判断依据,比较隐含层节点3-10的神经网络模型,发现6-9-1结构为最优模型。用Garson算法解释模型结果,发现各输入层因子对东南太平洋茎柔鱼资源丰度影响重要度排序为chl a、SST、经度(Lon)、SSS、纬度(Lat)、月份(Month)。并作名义CPUE和标准化CPUE资源丰度对比分布图,结果显示CPUE与标准化CPUE总体分布状况基本一致,但局部区域存在明显差异, 80°~85°W及10°~20°S海域适宜鱿钓生产,表明BP神经网络模型可以适用于东南太平洋茎柔鱼的CPUE标准化,从而为鱿钓渔业生产提供一定参考依据。     

西北太平洋上层热含量的时空变化

基于全球月平均海温资料、137°E断面海温观测资料、同化水位资料和太平洋850 hPa纬向风资料,利用EOF、功率谱和最大熵谱等分析方法,分析了西北太平洋上层热含量的时空变化,并讨论了热含量变化与水位和赤道太平洋纬向风异常的关系.结果表明,西北太平洋上层热含量具有明显的年际和年代际变化;热含量的年际变化与热带太平洋大尺度海气系统异常相联系,即在El Ni(n)o期间,热含量减少,而在La Ni(n)a期间热含量增多;热含量在20世纪70年代末发生了一次气候跃变,在跃变前热含量偏多,而在跃变后则偏少;热含量与水位间存在着非常一致的同位相年际变化,而这种变化与赤道西、中太平洋的纬向风异常有关.     

西北太平洋环境变化对柔鱼冬春生群体资源丰度的影响

During 1995–2011, annual production of winter-spring cohort of Ommastrephes bartramii for Chinese squidjigging fishery has greatly fluctuated, which is closely related to the environmental conditions on the spawning and fishing grounds. To better understand how squid recruitment and abundance were influenced by ocean environmental conditions, biological and physical environmental variables including sea surface temperature(SST), SST anomaly(SSTA), chlorophyll a(Chl a) concentration and the Kuroshio Current were examined during years with the highest(1999), intermediate(2005), and lowest(2009) catches. Catch per unit effort(CPUE) of the squid-jigging vessels was used as an indicator of squid abundance. The results indicated that high SST and Chl a concentration on the spawning ground in 1999 resulted in favorable incubation and feeding conditions for squid recruitment. Whereas the suitable spawning zone(SSZ) in 2009 shifted southward and coincided with low SST and Chl a concentration, resulting in a reduction in the squid recruitment. The small difference of SSZ area in the three years suggested the SSZ provided limited influences on the variability in squid recruitment. Furthermore,high squid abundance in 1999 and 2005 was associated with warm SSTA on the fishing ground. While the cool SSTA on the fishing ground in 2009 contributed to adverse habitat for the squid, leading to extremely low abundance. It was inferred that strengthened intensity of the Kuroshio force generally yielded favorable environmental conditions for O. bartramii. Future research are suggested to focus on the fundamental research on the early life stage of O. bartramii and mechanism of how the ocean-climate variability affects the squid abundance and spatial distribution by coupling physical model with squid biological process to explore transport path and abundance distribution.     

西北太平洋热带气旋发生的时空变化特征

利用中国气象局整编的1949-1988年的《台风年鉴》和1989-2000年的《热带气旋年鉴》资料，统计分析了西北太平洋热带气旋的主要发生源地、各强度等级热带气旋发生的经纬度变化特征、各强度等级热带气旋发生源地和发生频率的季节变化特征。结果表明：西北太平洋有三个热带气旋的主要发生地，分别是南海中北部偏东洋面、菲律宾以东至加罗林群岛之间的洋面、加罗林群岛一带洋面；热带气旋强度越强，发生位置越偏南、偏东；热带气旋平均发生源地存在明显的季节变化特征，冬季平均发生源地偏南偏东，以后逐渐向北向西偏移，夏季以后又向南向东偏移；各强度等级热带气旋2月平均发生频率最小，8月平均发生频率最大，全年TC较集中地发生在7～10月期间。     

利用渔场环境因子标准化西北太平洋柔鱼CPUE的研究

本文利用1998-2016年西北太平洋柔鱼渔业数据及其渔场（35°~45°N,140°~165°E）的海洋遥感环境数据,包括海表温度、海面高度异常和叶绿素浓度,采用基于渔场环境的方法标准化西北太平洋柔鱼单位捕捞努力量渔获量（catch per unit effort,CPUE）。结果表明:柔鱼高频次作业的海表温度范围为10.2~22.2℃（96.05%）,海面高度异常范围为-15.9~28.2 cm（97.91%）,叶绿素浓度范围为0.0~1.0 mg/m3（96.69%）。名义CPUE和基于环境因子的标准化CPUE年际变化趋势基本一致。但由于柔鱼作业方式高度集中,有效捕捞努力量远低于名义捕捞努力量,以及考虑环境因子影响效应,名义CPUE均低于标准化CPUE。在深入理解鱿钓渔业和其生物学特性的基础上,基于渔场环境因子准化后的CPUE更具代表性,建议在以后的柔鱼资源评估与管理中使用基于渔场环境因子的标准化CPUE。     

基于灰色系统的西北太平洋柔鱼冬春生群资源丰度预测模型

柔鱼（Ommastrephes bartramii）是西北太平洋重要的经济头足类之一,科学预测柔鱼资源丰度有利于其合理的开发和利用。研究结合1998-2008年北太平洋柔鱼生产统计数据和产卵场环境及其气候因子,使用灰色关联分析和灰色预测建模的方法,对产卵期内（1-4月）影响柔鱼冬春生群体资源丰度（CPUE）的产卵场环境以及气候指标进行分析,并建立柔鱼冬春生群体资源丰度的预报模型。结果表明,产卵期内影响柔鱼冬春生群体资源丰度的因子依次是:3月份产卵场平均海表面温度SST（average sea surface temperature）、1月份太平洋年代际震荡指数PDO（Pacific Decadal Oscillatio index）,4月份Niño3.4指标和4月份平均叶绿素浓度Chl a（average chlorophyll a concentration）。灰色预报模型分析表明,基于3月份SST、1月份PDO和4月份Chl a的GM（1,4）模型有着较好的预测效果,其预测准确率在80%以上,可用于西北太平洋柔鱼冬春群体资源丰度的预测。     

西北太平洋柔鱼冬春生群体栖息地的变化研究

柔鱼（Ommastrephes bartramii）是短生命周期鱼种,其适宜栖息地范围受海洋水温条件的显著影响。本文根据2006-2015年7-11月中国鱿钓技术组提供的西北太平洋柔鱼冬生群体的捕捞数据以及海表温度（SST）数据,利用捕捞努力量与SST的频率分布关系,估算柔鱼各月适宜温度范围（PFSST）,对1985-2015年柔鱼PFSST进行估算,同时分析柔鱼PFSST的年代际变化规律,并评估不同强度厄尔尼诺和拉尼娜事件对柔鱼栖息地的影响。研究表明,2006-2015年柔鱼各月适宜的SST具有明显变化,7-11月对应适宜的SST范围分别为16~19℃、17~21℃、15~19℃、14~16℃和12~13℃。单位捕捞努力量渔获量大小随PFSST变动而发生相应变化,两者具有显著正相关关系,这说明了柔鱼渔场范围内适宜温度面积增加,对应柔鱼资源丰度上升。1985-2015年柔鱼PFSST呈现显著的月间和年际变化,7-11月PFSST具有先增加后递减的变化规律,且7-9月PFSST年际波动相似,10和11月PFSST年际变化相似。同时,柔鱼PFSST与渔场内SST具有显著正相关关系。柔鱼渔场内PFSST受厄尔尼诺和拉尼娜事件调控,其面积随气候事件的强度发生变化,具体表现为:弱拉尼娜事件和正常气候条件下,柔鱼渔场范围内水温最高,适宜栖息面积显著增长;中等强度和高强度拉尼娜条件下,柔鱼渔场内平均水温较高,但适宜栖息面积较前两者显著减小;弱强度、中等强度和超高强度厄尔尼诺条件下,柔鱼渔场内水温均较低,但弱强度和超高强度厄尔尼诺条件下柔鱼适宜栖息面积均大于中等强度厄尔尼诺条件。     

基于光合有效辐射的西北太平洋柔鱼资源丰度和空间分布变动研究

光合有效辐射(PAR)对于海洋初级生产力具有显著的调控作用,会间接影响到头足类的资源丰度和渔场分布。本文根据2006−2015年上海海洋大学鱿钓科学技术组提供的柔鱼鱿钓数据和光合有效辐射卫星遥感数据,研究了光合有效辐射与西北太平洋柔鱼种群的关系,并评估了异常环境条件下光合有效辐射对柔鱼的影响。结果发现,柔鱼单位捕捞努力量渔获量(CPUE)、渔场纬度重心、PAR,及其空间分布均具有显著的月间变化。7−11月各月适宜PAR范围分别为36～39 E/(m²·d)、33～36 E/(m²·d)、24～27 E/(m²·d)、18 E/(m²·d)和12 E/(m²·d),最适宜PAR值分别为36 E/(m²·d)、33 E/(m²·d)、27 E/(m²·d)、18 E/(m²·d)和12 E/(m²·d)。此外,CPUE与PAR有显著正相关关系(p<0.05),且CPUE与各月适宜PAR范围占渔场比例也呈显著正相关(p<0.05);同时渔场纬度重心随各月最适PAR平均纬度变化而变化。在异常环境条件下,拉尼娜年份CPUE值比厄尔尼诺年份高,该年份PAR值异常增高可能是导致柔鱼资源丰度增加的因素之一。研究表明,光合有效辐射对于西北太平洋柔鱼资源丰度和空间分布具有显著影响。     

利用GAM模型分析表温和时空因子对西北太平洋海域柔鱼资源状况的影响

根据1996～2001年6～11月西北太平洋海城柔鱼生产统计及其表温数据,利用GAM模型分析了表温、月份、经玮度等因子对柔鱼资源状况的影响。分析结果认为,经纬度、月份和表温对CPUE都有较大的影响。160°E以西海域CPUE高,而165°E以东海域CPUE低,并主要集中在40°N～43°N海域。一般在8～10月的CPUE最大。柔鱼分布的各海域其表温不相同,150°E以西海域表温为13～18℃;150°E～165°E海域为14～18℃,165°E-180°E海域为11～14℃。     

西北太平洋柔鱼渔场分布与涡动能变化的相关关系

本研究利用卫星高度计数据计算海洋涡动能(Eddy Kinetic Energy,EKE),根据2010–2016年中国远洋渔业协会鱿钓组提供的西北太平洋柔鱼(Ommastrephes bartramii)渔业生产数据,分析柔鱼渔场的EKE分布特征以及黑潮延伸体EKE的时空变化对柔鱼渔场分布的影响。结果显示,柔鱼渔场的EKE与单位捕捞努力量渔获量(Catch Per Unit Effort,CPUE)呈显著负相关(P <0.01),EKE对CPUE的有效影响范围为0～1 500 cm²/s²,最适宜EKE范围为25～150 cm²/s²。黑潮延伸体EKE强度由西向东递减,与CPUE年平均呈负相关,相关系数为0.81(P <0.05)。按黑潮延伸体经度范围分为4个子区域,CPUE月平均纬度重心响应该月EKE强度最高的子区域。盛渔期8–10月渔场距离黑潮延伸体在800～1 000 km范围内时,CPUE随距离增加而增大,其中最适宜的距离范围为850～950 km。研究表明,当黑潮延伸体路径弯曲...     

西北太平洋海面高度异常对热带气旋的响应

采用一种海面高度异常(Sea Level Anomaly,SLA)对热带气旋响应的合成分析方法,即根据热带气旋的路径位置和运动方向对海面高度异常进行插值、旋转和平均,得到不同热带气旋强度下,以热带气旋最佳路径点为原点的海面高度异常场.利用该方法,基于Aviso卫星高度计数据和中国气象局热带气旋最佳路径数据,得到了199...     

Ophiuroid fauna of cobalt-rich crust seamounts in the Northwest Pacific Ocean

Seamounts are vulnerable ecosystems in the deep sea and can be heavily impacted by human activities, such as bottom fishing and deep-sea mining. The species composition and distribution patterns of benthic fauna is key information for the designation of marine protected areas and environmental management plans. Three contracts for cobalt-rich crust exploration have been granted to China, Japan and Korea in the Northwest Pacific Ocean by the International Seabed Authority. However, our knowledge ...     

不同气候模态下西北太平洋秋刀鱼资源丰度预测模型建立

秋刀鱼（Cololabis saira）资源对海洋环境因素极为敏感,不同气候模态可能对秋刀鱼资源丰度产生不同的影响。根据1990-2014年西北太平洋日本的秋刀鱼渔业中单位捕捞努力量渔获量（CPUE,以此作为资源丰度）,以及相应产卵场、索饵场的海表温（SST）遥感数据,探讨太平洋年际震荡（PDO）指数冷、暖年下,秋刀鱼资源丰度CPUE变化与产卵场、索饵场SST的关系,并分别建立资源丰度的预测模型。研究表明,PDO冷年索饵场4月SST与年CPUE显著相关（P<0.05）,PDO暖年索饵场11月的SST与年标准化CPUE显著相关（P<0.05）。PDO冷、暖年的秋刀鱼资源丰度的预测模型中,CPUE均与索饵场11月的SST、索饵场4月SST呈现正相关的关系,统计学上为显著相关（P<0.05）。PDO冷年（2012年）和PDO暖年（2014年）的CPUE预测值与实际值相对误差分别为14.03%、-16.26%,具有较好的拟合效果。研究认为,不同气候模态下,可用于秋刀鱼资源丰度预测的环境因子不同,上述建立资源丰度模型可用于业务化运行。     

2017年春夏季西北太平洋浮游植物的区域差异及其与不同水团的关系

The West Pacific Ocean is considered as the provenance center of global marine life and has the highest species diversity of numerous marine taxa. The phytoplankton, as the primary producer at the base of the food chain,effects on climate change, fish resources as well as the entire ecosystem. However, there are few large-scale surveys covering several currents with different hydrographic characteristics. This study aimed to explore the relationships between the spatio-temporal variation in phytoplankton community structure and different water masses. A total of 630 water samples and 90 net samples of phytoplankton were collected at 45 stations in the Northwest Pacific Ocean(21.0°–42.0°N, 118.0°–156.0°E) during spring and summer 2017. A total of 281 phytoplankton taxa(5 μm) belonging to 61 genera were identified in the study area. The distribution pattern of the phytoplankton community differed significantly both spatially and temporally. The average abundances of phytoplankton in spring and summer were 797.07×10~2 cells/L and 84.94×10~2 cells/L, respectively. Whether in spring or summer, the maximum abundance always appeared in the northern transition region affected by the Oyashio Current, where nutrients were abundant and diatoms dominated the phytoplankton community;whereas the phytoplankton abundance was very low in the oligotrophic Kuroshio region, and the proportion of dinoflagellates in total abundance increased significantly. The horizontal distribution of phytoplankton abundance increased from low to high latitudes, which was consistent with the trend of nutrient distributions, but contrary to that of water temperature and salinity. In the northern area affected by the Oyashio Current, the phytoplankton abundance was mainly concentrated in the upper 30 m of water column, while the maximum abundance often occurred at depths of 50–75 m in the south-central area affected by the Kuroshio Current.Pearson correlation and redundancy analysis(RDA) showed that phytoplankton abundance was significant negatively correlated with temperature and salinity, but positively correlated with nutrient concentration. The phytoplankton community structure was mainly determined by nutrient availability, especially the N:P ratio.     

基于栖息地指数的西北太平洋日本鲭渔情预报模型构建

根据2014−2017年5−11月西北太平洋公海灯光围网日本鲭(Scomber japonicus)生产数据,结合同期的环境遥感数据,分别基于捕捞量和作业次数,构建日本鲭栖息地适宜性指数(Habitat Suitability Index,HSI)模型。选取海表水温、海面高度异常和叶绿素a浓度,采用一元指数回归拟合,建立各个环境变量的适应性指数模型,并利用线性规划方法确定各环境因子的权重,从而提高日本鲭HSI模型对渔场的预报精度。利用2018年5−11月的实际捕捞数据对模型进行预报准确率验证,在基于渔获量和作业次数构建的HSI模型中,HSI大于0.7的海域,渔获量平均占比分别为77.29%、76.79%,这表明基于不同权重环境因子的HSI模型能够较好地预测西北太平洋公海日本鲭中心渔场。