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。     

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。     

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。     

基于不同环境因子的中西太平洋鲣鱼资源丰度灰色预测模型构建

鲣Katsuwonus pelamis广泛分布于各大洋热带和亚热带海域,其中以中西太平洋资源量最为丰富。综合评价环境因子对鲣鱼资源量的影响,构建科学的资源预报模型可为我国可持续合理开发该鱼种提供参考。本研究利用1998—2013年中西太平洋渔获量数据,以单位捕捞努力量渔获量(CPUE)为资源相对丰度指标,利用灰色关联方法分析鲣鱼资源相对丰度与环境因子之间的关联度,选取合适的环境因子,并基于不同环境因子构建不同的灰色预测模型对鲣鱼资源相对丰度进行预测,比较选择最优模型。结果表明, 中西太平洋鲣鱼的产量逐年递增,而CPUE在年间有着较大的波动。灰色关联分析认为,海表面温度与CPUE的平均关联度最大,其次为Nino3.4区海表温度距平值,其他的环境因子与CPUE的关联度较小。基于多环境因子的预测模型中,包含所有因子(海表面温度、海表面高度、叶绿素质量浓度a和Nino3.4区海表温度距平值)的模型M1有着最佳的拟合效果,实际值与预测值的相对误差为6.475 2,相关系数为0.687 4;而基于单一环境因子的预测模型中,去除11月SST数据的模型S2有着最佳的拟合效果,实际值与预测值的相对误差为7.419 2,相关系数为0.791 0。相比多环境因子的预测模型,单一环境因子预测模型有着较高的稳定性,实际值与预测值直接相关性也较高,可以作为中西太平洋鲣鱼资源相对丰度预报的最优模型。     

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。     

东南太平洋秘鲁海域光合有效辐射对茎柔鱼资源丰度和空间分布的影响研究

光合有效辐射（PAR）是海洋初级生产力的重要驱动因素之一,因此对海洋鱼类的资源丰度和空间分布产生潜在影响。本文根据2006-2015年1-12月中国鱿钓科学技术组提供的秘鲁外海茎柔鱼捕捞数据和光合有效辐射卫星遥感数据,以单位捕捞努力量渔获量（CPUE）表征资源丰度,以CPUE的纬度重心表征渔场空间分布,评估了东南太平洋秘鲁海域光合有效辐射对茎柔鱼资源变动的影响。结果发现,茎柔鱼渔场的产量、捕捞努力量、CPUE和PAR呈现明显的月间变化,其中CPUE和PAR月间变化规律表现为1-6月降低,7-12月增加的趋势。相关分析法表明,CPUE与PAR呈正相关关系,7月和8月相关性显著,而其余月份相关性不显著。依据频率分布法估算了各月适宜和最适PAR范围,各月最适PAR范围占渔场总面积比例与CPUE呈显著正相关关系,推测茎柔鱼资源丰度可能由各月适宜PAR面积大小决定;同时,最适PAR纬度与CPUE纬度重心呈显著正相关,说明茎柔鱼渔场的空间分布受最适PAR纬度的显著影响。此外,拉尼娜年份茎柔鱼适宜PAR面积要显著高于厄尔尼诺年份。研究表明,茎柔鱼资源丰度和空间分布受光合有效辐射的显著影响,其调控作用在不同气候条件下呈现不同的变化规律。     

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。     

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。     

太平洋褶柔鱼冬生群资源丰度变动对ENSO事件的响应研究

太平洋褶柔鱼为大洋性经济鱼种,具有一年生命周期,其资源变动受气候和海洋环境条件的显著影响。本研究根据日本提供的2003-2012年太平洋褶柔鱼冬生群体的渔业统计数据,结合产卵场环境数据以及尼诺指数ONI（定义为Niño 3.4区海表温度距平值）,分析不同气候条件下（厄尔尼诺和拉尼娜）太平洋褶柔鱼冬生群体产卵场海表温度（SST）、叶绿素a（Chl-a）浓度以及适宜产卵面积（SSA）的变动情况及对其资源丰度（CPUE）的影响。结果表明,太平洋褶柔鱼冬生群体产卵场SST、Chl-a浓度和SSA具有明显的季节性变化。相关分析表明,各年CPUE与Chl-a浓度以及SSA具有显著的正相关关系（p<0.05）,但与SST相关性不显著（p>0.05）。此外,厄尔尼诺和拉尼娜事件通过驱动太平洋褶柔鱼冬生群体产卵场SSA和关键海域（25°-29°N,122.5°-130.5°E）内的Chl-a空间分布和大小变化,从而改变其资源丰度,但影响作用随各异常事件的强度不同而变化,具体表现为：发生弱强度厄尔尼诺事件时,产卵场SSA较高,Chl-a浓度处于较低水平,导致资源补充量处于较低水平,CPUE降低;发生中等强度厄尔尼诺事件时,产卵场SSA较低,但Chl-a浓度处于较高水平,导致资源补充量增加,CPUE处于上升水平;发生中等强度拉尼娜事件时,产卵场SSA和Chl-a浓度均处于较高水平,资源补充量显著增加,CPUE显著升高。研究表明,厄尔尼诺和拉尼娜事件对太平洋褶柔鱼冬生群体产卵场摄食孵化环境和资源丰度变动具有显著影响。     

基于BP神经网络的西北太平洋柔鱼资源丰度时空变化研究

西北太平洋柔鱼(Ommastrephes bartramii)是我国鱿钓船队重要捕捞对象,其资源分布的时空变化对资源的可持续开发和利用有重要影响.本文以2000-2015年7-10月西北太平洋柔鱼渔业数据的单位捕捞努力量渔获量作为应变量,以年份、月份、经度、纬度、海表面温度、海表盐度、海面高度、叶绿素a浓度作为自变量,...     

基于水温垂直结构的西北太平洋柔鱼栖息地模型构建

根据1998-2004年8～10月中国大陆西北太平洋柔鱼生产数据,结合对柔鱼渔场与各水层水温的分析,以作业次数为基础建立各水层水温的适应性指数(Suitability Index,SI)模型,采用算术平均法(Arithmetic Mean Model,AMM)和几何平均法(Geometric Mean Model,GMM)建立综合栖息地指数(Habitat Suitability Index,HSI)模型;并对1998-2004年8～10月的HSI值与实际作业次数、产量和单船日产量(CPUE)作比较.结果表明,8～10月,HSI＞0.6时,AMM的产量和作业次数比重分别占83.4％和80.9％,CPUE均2.1 t/d以上;GMM的产量和作业次数比重分别占73.5％和69.6％,CPUE均2.3 t/d以上.2种模型比较认为,AMM模型稍优于GMM模型.同时,利用2005年8～10月生产数据及水温资料对HSI模型进行验证.结果表明,基于水温垂直结构的栖息地指数模型能较好地预测西北太平洋中心渔场和潜在渔场.     

异常气候条件下秘鲁外海茎柔鱼栖息地的时空变动

茎柔鱼主要分布于东太平洋,是我国鱿钓渔船的主要捕捞对象,气候变化对其栖息地有较大影响。本研究依据1950?2015年海表温度(SST)、海表高度距平(SSHA)以及尼诺指数(Ni?o3.4指数),计算秘鲁外海茎柔鱼栖息地适宜性指数(HSI),分析在厄尔尼诺(El Ni?o)、正常气候和拉尼娜(La Ni?a)条件下适宜栖息地的时空变动。分析表明,海表温度距平(SSTA)和SSHA与Ni?o3.4指数的变化趋势基本相同,Ni?o3.4指数与SSTA和SSHA均呈显著正相关,但与HSI值呈显著负相关。依据气候事件的定义,将研究年份划分为El Ni?o年,正常年和La Ni?a年。研究发现,在El Ni?o年,茎柔鱼渔场水温变暖,海面高度上升,适宜的SST和SSHA范围缩小,导致适宜的栖息地面积范围缩减;而在正常气候和La Ni?a年份,茎柔鱼渔场水温变冷,海面高度下降,适宜的SST和SSHA范围增大,因此适宜的栖息地面积范围增加。此外,Ni?o3.4指数和茎柔鱼渔场HSI纬度重心呈显著正相关,在El Ni?o事件下适宜的栖息地纬度重心向南偏移。研究认为,不同ENSO事件下茎柔鱼渔场环境变化显著,进而影响茎柔鱼适宜的栖息地范围及其空间分布。     

基于贴现率的西北太平洋柔鱼生物经济模型及管理策略分析

西北太平洋柔鱼是我国远洋渔业重要的捕捞对象,综合考虑生物、经济和社会效益来科学制定渔业管理目标是确保柔鱼资源可持续利用的重要研究内容。本文根据1996—2011年我国鱿钓船在西北太平洋海域捕捞的柔鱼渔获量和作业成本,结合贴现率和渔获物价格等经济数据,构建基于贴现率的西北太平洋柔鱼生物经济模型。结果表明,西北太平洋柔鱼资源状况处于良好状态,并未遭受过度捕捞;当贴现率α在0.3~0.5之间,当前利益占长远利益的20%~30%(D=0.2~0.3),且渔获物价格在9 195~12 500元/t之间时,该海域的柔鱼资源种群资源量相对稳定,能达到最优种群数量水平,可保证柔鱼渔获量始终处在MSY之下,确保柔鱼资源的可持续利用。     

基于朴素贝叶斯的西北太平洋柔鱼渔场预报模型的建立

西北太平洋是中国进行柔鱼(Ommastrephes bartramii)捕捞生产的重要海区,准确预报渔场出现的位置对提高渔业捕捞产量、节省燃油有重要的意义。本研究利用2002—2011年中国在该海域的历史产量数据、渔场时空数据以及包括海表温度、叶绿素浓度a、表温梯度强度和叶绿素梯度强度在内的海洋环境数据,基于朴素贝叶斯方法,建立了西北太平洋柔鱼渔场的预报模型。为满足朴素贝叶斯方法对条件独立性的假设,利用独立成份分析,重新获得相互独立的属性变量。通过求Cohen′s Kappa系数最大值的方法,确定3种CPUE类型的先验概率,建立可用于渔场预报的朴素贝叶斯预报模型。作为实际验证,将2012年7~11月我国柔鱼渔船在西北太平洋实际生产数据与预报的高CPUE渔场位置进行叠加,平均综合预报精度达到69.9%,表明该模型对西北太平洋渔场的预报具有较好效果和可行性。     

西北太平洋黑潮路径变化与柔鱼CPUE的关系研究

利用西北太平洋长时间序列SST、黑潮路径、柔鱼渔获量数据,基于GIS技术分析了黑潮路径类型变化和离岸摆动及其对柔鱼CPUE的影响。分析结果表明,1990—2003年,黑潮弯曲发生的月份数占82％,其中整月发生弯曲的月份数占47％,共发生2次大弯曲、2次准弯曲、5次小弯曲。柔鱼年CPUE,在黑潮发生准弯曲年份最高,黑潮发生小弯曲年份较高,黑潮发生大弯曲年份和平直年份较低,黑潮大弯曲发生的强盛年份最低。柔鱼月CPUE高值时段,多是黑潮发生弯曲时段,且主要是C型弯曲。连续3月以上出现月CPUE高值段,黑潮路径模式是C型弯曲和平直路径交替出现。3天CPUE的高值时段,黑潮弯曲型的频次远高于平直型;较高值时段,黑潮弯曲型的频次稍高于平直型;中值时段,黑潮平直型频次稍高于弯曲型;较低值时段,黑潮平直型高于弯曲型;低值时段,黑潮平直型远高于弯曲型。     

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℃。     

西北太平洋海域太平洋褶柔鱼秋生群产卵场指数动态评估

为探究太平洋褶柔鱼(Todarodes pacificus)秋生群资源丰度波动的原因,本研究利用适宜产卵的海表温度(SST)和水深数据,构建了太平洋褶柔鱼秋生群1979—2018年40年潜在产卵场模型,在此基础上开发了适宜海表温度均值(MVSS)、适宜性海表温度加权面积(SSWA)和等温线经向位置(MP)3种产卵场指数...     

西北太平洋柔鱼资源综合配置模型及管理策略探讨

柔鱼是我国远洋渔业重要的捕捞对象之一,如何综合考虑生态效益、经济效益和社会效益来科学制定渔业管理目标是确保柔鱼资源可持续利用的重要研究内容。本研究以Gordon-Schaefer生物经济模型为理论基础,利用1996—2008年我国鱿钓船在西北太平洋海域捕捞柔鱼的生产数据以及相关的经济数据,以生态效益(最大持续产量,MSY)、经济效益(最大经济产量,MEY)和社会效益(生物经济平衡点,BE)作为西北太平洋柔鱼资源优化配置的基础数据,考虑三个效益的不同权重建立了柔鱼资源综合配置模型,模拟不同备选方案下柔鱼的短期(1—5年)、中期(10年)及长期(20年)的渔业资源状况、经济效益及其社会效益。结果表明,西北太平洋柔鱼资源已处于充分利用状态,但尚未遭受过度捕捞;以方案8(MSY、MEY各占50%权重为管理目标)和方案2(MEY为管理目标)的中长期经济效益为最大,且资源状况保持最好,但社会效益较低;以方案3(BE为管理目标)的当前及短期效益较大,可以解决社会就业问题,但长期经济效益为最低,且资源状况最差;综合考虑各方面因素,最佳的备选方案为方案8和方案2,即适宜捕捞努力量应控制在3.94万—4.19万船次,可确保柔鱼资源量稳定在BMSY以上。