基于灰色系统西南大西洋阿根廷滑柔鱼资源丰度预测模型的构建

阿根廷滑柔鱼（Illex argentinus）是西南大西洋鱿钓渔业的主要作业鱼种,对资源丰度进行准确的预测可指导企业合理安排渔业生产。因此,本研究根据2000-2016年我国西南大西洋阿根廷滑柔鱼的生产数据,以单位捕捞努力量的渔获量（Catch per unit effort, CPUE）为阿根廷滑柔鱼资源丰度的指标,利用灰色绝对关联分析和灰色预测建模的方法（GM（0, N））,计算2001-2015年CPUE的时间序列值与产卵期（6-8月）产卵场海表面温度（Sea surface temperature, SST）时间序列值的灰色绝对关联度,选取产卵场海域中灰色绝对关联度大于0.90的海区SST建立资源丰度预测模型,并用2016年实际CPUE进行验证。灰色绝对关联分析表明,6-8月,30°~40°S,45°~60°W海域内存在若干海区的SST与次年对数CPUE时间序列呈现较强的关联度,可作为预报因子。GM（0, N）模型结果表明,以6-8月产卵场SST作为环境因子建立的模型4能较好地拟合出阿根廷滑柔鱼资源丰度变动趋势,与2016年真实值相比,相对误差为7%,该模型可较好地作为阿根廷滑柔鱼资源丰度的预测模型。相反,包含6月和7月SST的模型1效果优于不包含6月SST的模型2或不包含7月SST的模型3,拟合得到的2016年的数据与真实值相比,相对误差分别为128%和289%,这说明6月和7月是西南大西洋阿根廷滑柔鱼的主要产卵月份。     

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.     

西北太平洋柔鱼丰度的灰色灾变预测

柔鱼(Ommastrephes bartramii)为短生命周期的头足类,其资源丰度极易受海洋环境变化影响,年间波动较大。根据1995−2017年西北太平洋柔鱼渔业生产统计数据,以单位捕捞努力量渔获量(CPUE)作为资源丰度指数,运用灰色灾变预测方法对上、下限灾变年份建立GM(1, 1)模型,预测未来灾变年份。结果显示,以GLM模型标准化CPUE建立的下限灾变预测模型的平均相对误差为15.32%,上限灾变预测模型的平均相对误差为8.19%,模型精度检验等级均为Ⅰ级。研究认为,下一个资源丰年(CPUE大于2.39 t/(船·a))将出现在2021年,资源歉年(CPUE小于2.13 t/(船·a))将出现在2027年;太平洋年代际涛动与El Niño-La Niña事件是驱使柔鱼丰度大幅度波动的重要因素。该预测结果可为西北太平洋鱿钓生产企业和管理部门提供参考。     

基于世代分析法的西北太平洋柔鱼冬春生西部群体资源评估

根据1996-2006年7～11月中国大陆鱿钓船在西北太平洋38°N～46°N、150°E～165°E海域的生产统计、平均渔获个体等数据,基于Pope提出的世代分析法估算了不同自然死亡系数下(M＝0.03～0.1/10 d)柔鱼冬春生西部群体7月的初始资源量,以及该群体为对象的渔业管理参考点,包括最大可持续产量(MSY)和逃逸率,并且拟合了该群体补充量与亲体量的关系,推测了2006-2020年资源量和渔获量的变化.结果表明,M为0.06/10 d为1个临界点,若实际M＜0.06/10 d则该群体处于过度开发状态;若M=0.06/10 d则该群体处于充分利用状态;若M＞0.06/10 d则该群体还有进一步开发利用的空间.补充量亲体关系表明,Beverton-Holt模型拟合效果略优于Ricker模型.要持续利用该资源,逃逸率应设在40%左右,其相应的MSY为10万t左右.文章模拟了M=0.06/10 d时不同捕捞强度下资源量变化状况,认为维持目前的捕捞努力量下,到2020年该群体的资源量都将处在稳定状态,且能保持每年9～10万t的渔获量.     

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。     

西北太平洋柔鱼耳石形态特征分析

耳石是头足类生态的重要信息载体,掌握其形态特征是渔业生物学研究的基础.根据2007年7～10月我国鱿钓船在西北太平洋海域连续采集的202尾柔鱼,对其耳石形态特征进行观察与测量.研究发现,柔鱼耳石具有宽大的翼区和长窄的吻区.对耳石9项形态参数进行主成分分析,结果显示,耳石总长(TSL)、吻区长(RL)、翼区长(WL)可以作为耳石长度特征的代表,吻区宽(RW)、翼区宽(WW)则可代表耳石宽度特征.耳石长度参数TSL、RL和WL与胴长存在显著的幂函数关系(P<0.05),而耳石宽度参数RW和WW与胴长之间则无显著函数关系(P>0.05).性成熟对耳石生长有一定的影响.性成熟等级为Ⅰ～Ⅱ期的个体,其TSL增长较快,而Ⅲ～Ⅳ期个体的TSL增长不明显.     

基于栖息地指数的西北太平洋柔鱼渔获量估算

西北太平洋柔鱼是世界大洋性经济柔鱼类之一,估算其渔获量是科学管理柔鱼资源的重要基础。根据2003-2008年8～10月西北太平洋柔鱼生产统计数据,结合环境遥感数据,包括海表温度(SST),海表温梯度(GSST)及海表高度(SSH),利用栖息地适宜性指数(HSI)模型定性描述资源密度分布与其栖息环境之间的关系,同时在假设捕捞努力量时空分布相同的情况下,建立了各作业渔区渔获量与HSI之间的关系。结果表明,单位渔区(经纬度0.5°×0.5°内周平均渔获量与HSI之间呈现显著的正相关,并建立了最适关系的指数模型,以及单位渔区内周最大可能渔获量与HSI之间的线性关系式。当HSI较低(0～0.1)或较高(0.9～1)时,其预测的渔获量相对误差较大,并对误差产生的原因进行了分析。研究结果表明,利用基于栖息地指数模型来预测柔鱼可能的渔获量是可行性。     

利用衰减模型评估柔鱼西部冬春生群体资源

根据2001~2004年8~11月中国大陆鱿钓船在西北太平洋生产的柔鱼渔获及其平均个体等数据,利用衰减模型估算各年度西部冬春生群体8月上旬的初始资源量、旬自然死亡系数和逃逸率等参数。评估认为,各年度8月上旬初始资源量为134.89×106~182.80×106ind.,平均值为160.57±17.13×106ind.。各年度初始资源量大小有所差异,其中2001年和2004年较高。2001~2004年可捕系数分别为3.722×10-5、3.892×10-5、8.491×10-5和6.665×10-5。各年度8~11月自然死亡系数在0.0377~0.0609/旬,平均值为0.0493±0.0118/旬。总死亡系数为0.1720~0.1957/旬,平均值为0.1834±0.0097/旬。2001~2004年11月末柔鱼的逃逸率在14.81%~23.34%间,逃逸量为12824~24499 t。分析认为,柔鱼西部冬春生群体的资源处在充分利用状态,年可捕量在8×104~10×104t。     

基于个体的西北太平洋柔鱼冬春生群生活史早期生态模型构建

为了对西北太平洋柔鱼冬春生群生活史早期的生长、死亡、输运和分布等进行研究,将其生长、死亡等早期生物过程进行参数化,利用物理模型(FVCOM-Global)模拟生成北太平洋(10°～60°N,120°E～110°W)三维物理场,采用拉格朗日质点追踪的方法将物理模型和生物模型(基于个体模型)耦合,构建了基于个体的西北太平洋柔鱼冬春生群生活史早期生态模型,并用此模型对1997–2010年冬春生群的输运分布进行数值模拟。模拟结果表明：在一定温度范围内,越靠近最适水温,冬春生群的生长速度越快,当日龄为38 d时,胴长可达到11.76 mm,之后由指数生长逐渐变为线性生长;1997–2010年模拟补充量有年际的波动,在考虑冬春生群亲体量不同的前提下得到的实际补充量最多和最少的年份分别是1999年和2009年;冬春生群在模拟阶段主要位于产卵场内,在25°N以南主要向西部输运,25°N以北逐渐呈向北和向东北方向输运的趋势,尤其在输运后期受强流的影响较大;在垂直方向上,100 m水深以内的仔鱼占比将近一半。本研究能为西北太平洋柔鱼冬春生群的生态动力学深入研究奠定基础。     

西北太平洋环境变化对柔鱼冬春生群体资源丰度年间变化的影响

The neon flying squid Ommastrephes bartramii is an economically important species in the Northwest Pacific Ocean. The life cycle of O. bartramii is highly susceptible to climatic and oceanic factors. In this study, we have examined the impacts of climate variability and local biophysical environments on the interannual variability of the abundance of the western winter-spring cohort of O. bartramii over the period of 1995–2011. The results showed that the squid had experienced alternant positive and negative Pacific Decadal Oscillation(PDO) over the past 17 years during which five El Ni?o and eight La Ni?a events occurred. The catch per unit effort(CPUE) was positively correlated with the PDO index(PDOI) at a one-year time lag. An abnormally warm temperature during the La Ni?a years over the positive PDO phase provided favorable oceanographic conditions for the habitats of O.bartramii, whereas a lower temperature on the fishing ground during the El Ni?o years over the negative PDO phase generally corresponded to a low CPUE. The same correlation was also found between CPUE and Chl a concentration anomaly. A possible explanation was proposed that the CPUE was likely related to the climateinduced variability of the large-scale circulation in the Northwest Pacific Ocean: high squid abundance often occurred in a year with a significant northward meander of the Kuroshio Current. The Kuroshio Current advected the warmer and food-rich waters into the fishing ground, and multiple meso-scale eddies arising from current instability enhanced the food retention on the fishing ground, all of which were favorable for the life stage development of the western squid stocks. Our results help better understand the potential process that the climatic and oceanographic factors affect the abundance of the winter-spring cohort of O. bartramii in the Northwest Pacific Ocean.     

基于Voronoi图与空间自相关的西北太平洋柔鱼资源空间聚集特征分析

以西北太平洋柔鱼Ommastrephes bartramii为例,基于2007—2010年中国鱿钓船的生产统计原始点位数据,利用Voronoi图和空间自相关方法,评估柔鱼资源的全局空间模式、局部空间聚集特征,并以空间可视化方式呈现。在渔业资源及空间分析中,高产值聚集的海域称为空间热点,而低产值聚集的海域称为空间冷点。研究表明,全局自相关统计量Morans I和General G均指示了西北太平洋柔鱼资源的聚集分布状态。局部空间自相关显示,2007和2009年均具有2个热点和1个冷点区域,2008年具有1个热点和1个冷点区域,2010年具有1个热点和2个冷点区域,这些热冷点呈南北向或东西向分布态势。热冷点格局的叠加图显示,研究区内存在1个强热点、1个弱热点和1个强冷点,其中弱热点覆盖的区域在4年间表现为热点和冷点的交互变动。对7—11月平均海表温度和叶绿素a浓度的分析显示,热点和冷点均为中心渔场,热冷点形成的温度条件无显著差异;热冷点形成的叶绿素a浓度范围为0.2~1.1mg/m3,其中冷点区域的浓度相对较高。     

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。     

西北太平洋海洋净初级生产力与柔鱼资源量变动关系的研究

海洋初级生产力在海洋生态中扮演重要角色,其变化影响了海洋渔业的潜在产量。本文根据2004-2013年中国鱿钓组提供的西北太平洋柔鱼(Ommastrephes bartramii)捕捞数据和海洋遥感净初级生产力数据,研究了柔鱼冬春生西部群体资源量变动与净初级生产力的关系。结果发现,柔鱼渔场范围内净初级生产力在经度方向上呈明显的季节性变化,冬春季低,夏秋季高。捕捞月份7-11月对应的适宜净初级生产力范围分别为500~700 mg/(m2·d)(以碳计),500~800 mg/(m2·d),500~1000 mg/(m2·d),500~800 mg/(m2·d)和300~500 mg/(m2·d),最适净初级生产力分别为700 mg/(m2·d),600 mg/(m2·d),700 mg/(m2·d),600 mg/(m2·d)和400 mg/(m2·d)。7-11各月最适净初级生产力平均纬度与捕捞努力量纬度重心呈显著正相关关系(P<0.05),说明了捕捞努力量位置在渔场中不是随机分布,可能受最适净初级生产力的纬度分布的影响。柔鱼年间资源丰度与各年3月份净初级生产力以及7-11月份平均净初级生产力大小显著正相关(P<0.05)。推测每年柔鱼资源量大小可能是由3月份产卵场海域和7-11月捕捞月份渔场净初级生产力水平交互作用的结果。研究表明,异常环境条件(厄尔尼诺和拉尼娜事件)对柔鱼产卵场和渔场的净初级生产力具有显著影响,但调控机制不同。     

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...