基于ESDA的西北太平洋柔鱼资源空间热点区域及其变动研究

以西北太平洋(150°E—160°E、38°N—45°N)柔鱼Ommastrephes bartramii为研究对象,以2007和2010年鱿钓渔业的原始点位数据为基础,利用常规统计和探索性空间数据分析(ESDA)中的全局空间自相关分析方法,对西北太平洋柔鱼资源空间分布及其变动进行了研究。结果表明,西北太平洋柔鱼资源呈现较强的聚集分布特征,但不同空间位置差异较大。利用GIS和ESDA的局部自相关方法进行了柔鱼资源热冷点空间分布的制图,结果显示2007年研究区存在3个显著的热点和1个冷点,2010年与之存在较为明显的差异,具有1个热点和4个冷点。变化检测分析表明,两个年份间出现1个热点区域和1个冷点区域未发生变化,另有2个区域从2007年热点变成2010年冷点;此外,非热冷点之间的变动在研究区占据了主导地位。景观指数分析表明,研究区柔鱼资源热冷点格局的复杂性和自相似性并不高,但其异质性和聚集性非常强,且整体性和凝聚度均很高。分析认为,2007年西北太平洋柔鱼渔区的形成受温度和海流的影响,近一半作业渔区产量相对较高,但并未充分保证空间热点的大面积形成,空间热点和冷点分布面积大致相当;2010年整个西北太平洋柔鱼渔场受亲潮势力影响,空间热点较为集中、空间冷点较多且分散。     

基于空间自相关的东海带鱼聚集特征年代际变化

海洋鱼类通常以集群的形式分布在特定空间内,具有高度的空间异质性特征.基于1971—2011年中国机轮拖网渔业捕捞统计及底拖网科学调查获取的东海带鱼数据,并结合夏季研究水域内海表温度及黑潮区PN断面表层盐度数据,利用空间统计方法对东海带鱼资源的聚集特征进行年代际分析.全局自相关性分析显示,1971—2011年Moran I指数先减小再增大且均为正值,表明东海带鱼聚集性呈先减弱再增强的趋势;PN断面表层盐度均值变化趋势与之相反.局部自相关性分析显示,除1971年带鱼热点分布受作业水域范围限制而集中在中部外,1981—2011年带鱼分布热点区域呈现先向南部外海移动,随后逐步向北部外海移动的格局,且相应的热点分布范围亦呈现先集中后扩散的趋势.带鱼热点分布区域随海表温度第一模态变化做适应性移动,且均靠近黑潮北分支左侧水域.     

基于地理加权模型的南设得兰群岛北部南极磷虾渔场空间分布影响分析

结合南极磷虾渔业科学观察员收集的渔业数据和海洋环境数据,本研究利用地理加权回归模型(GWR),分析了具有空间属性的虾群深度和离岸距离两个因子,以及海水表温对南设得兰群岛北侧水域南极磷虾渔场空间分布的影响.结果表明:各年南极磷虾渔业单位捕捞努力量渔获量(CPUE)在空间上的分布无显著的集聚性;2010和2013年,3个因子之间存在空间自相关性(正相关),而2012和2016年则无自相关性.GWR模型结果显示,3个因子对CPUE的空间分布具有不同程度的影响,影响程度大小依次为虾群深度>离岸距离>温度.拟合结果发现,南设得兰群岛东、西两侧水域中表温对CPUE空间分布的影响与其他两个因子具有相反的趋势.虾群深度和离岸距离对CPUE的空间效应主要表现为负相关,但存在着年际和区域性差异.本研究结果可为南极磷虾渔场形成机制研究提供方法上的参考.     

基于GAM模型的阿拉伯海鲐鱼渔场分布与环境关系

基于2016-2017年中国印度洋围拖网生产数据以及同期的海表温度、叶绿素、表层海流和海面高度数据,采用广义加性模型(Generalized Additive Model,GAM)建立了围网单位捕捞努力量渔获量(catch per unit effort,CPUE)对海洋环境的非线性响应模型,分析了阿拉伯海鲐鱼(Scomber australasicus)渔场分布与海洋环境关系.结果表明:空间因子和环境因子对阿拉伯海鲐鱼渔场有显著影响,GAM模型的方差解释率为30.1%;印度洋季风对鲐鱼CPUE影响大,鲐鱼CPUE在印度洋东北季风高,在夏季季风低;全年阿拉伯海鲐鱼围网渔场主要分布在60°E、13°N-15°N斜向椭圆区域;模型表明,鲐鱼渔场适宜海表温度为26~28℃,叶绿素浓度0.2~0.5 mg·m^-3,海面高度0.2~ 0.4 m;影响鲐鱼渔场的因子按重要性依次为海面高度、经纬度、海表温度和叶绿素浓度.     

中小尺度下西北太平洋柔鱼资源丰度的空间变异

西北太平洋柔鱼是我国最重要的远洋捕捞对象之一,掌握其资源分布在空间上的分布特征将可为资源的可持续开发和利用提供基础。本文采用2011年8-10月我国在北太平洋150?-160?E、38?-48?N海域的柔鱼生产统计数据,以单船日产量(CPUE)为资源丰度指标,分经纬度10′?10′、20′?20′、30′?30′、40′?40′、50′?50′、60′?60′和70′?70′等7个尺度,利用地统计学方法对柔鱼资源丰度的空间分布特征进行了分析,探讨柔鱼资源丰度的空间变异特性。结果显示,8-10月柔鱼资源丰度均以指数模型拟合产生的空间自相关异质性程度最好;小尺度下(10′?10′、20′?20′、30′?30′)柔鱼资源丰度空间结构表现出中等水平及其以上的空间自相关变异程度,中尺度下(40′?40′、50′?50′、60′?60′和70′?70′)则相对比较低,基本上为弱空间自相关变异程度;柔鱼资源丰度空间结构显示有各向异性,8月和9月的方向角分别为西北-东南走向和东北-西南走向,10月受柔鱼性成熟开始南向洄游以及海洋环境的影响,其方向角变化较大。此外,论文对柔鱼资源丰度的适宜尺度作了进一步探讨,综合分析认为CPUE空间变异的研究应以小尺度为适宜,其中30′?30′最为稳定。论文结合柔鱼的栖息环境等,分析了它们对资源丰度时空变异及其特征的影响。     

东海区底层及近底层鱼类资源的空间异质性

运用空间自相关指数和变异函数分析东海区底层及近底层鱼类资源的空间自相关性和空间变异．其空间分布平均场的Geary c和Moran Ⅰ指数分别为0．38和0．52,各向同性随机变异占总变异的59．9％。表明其空间分布具有中等自相关特性,空间变异中由随机引起的变异大于由空间相关尺度过程引起的变异;各方向变异属于几何异向性,资源密度的年际变化与C、C0和C+C0均呈正相关,说明年际平均密度的增加由空间自相关变异和随机变异共同引起,随机变异略强于空间自相关变异。     

基于地统计分析西印度洋黄鳍金枪鱼围网渔获量的空间异质性

西印度洋公海海域是世界上围网黄鳍金枪鱼渔业的主要作业海域之一,根据印度洋金枪鱼委员会1999—2004年的1°×1°的各月黄鳍金枪鱼围网渔获量统计数据,采用地统计方法探索该海域黄鳍金枪鱼渔获量的空间异质性特征及其相关生态动力过程。进行了如下分析:(1)利用GIS制图观察渔获量的时空分布特征,发现其空间格局的变异受到的季节变化和年际变化共同影响,且前者明显强于后者。(2)采用地统计方法计算各月渔获量的空间异质性参数,并按照年际和季节情况分别进行了统计分析,发现渔获量的地统计参数值和变异函数模型有明显的季节和年际差异;渔获量的空间相关距离(变程)平均在1000nm左右,冬季要小于夏季;渔获量的空间变异函数模型主要为相关距离较大且空间依赖性较弱的指数模型;渔获量的空间结构方差比例(平均为65.82%)远大于随机性方差比例(平均为34.18%);渔获量在1°×1°尺度下具有明显的空间自相关性。(3)对地统计参数值和渔获量的相关关系研究,并探讨季节变化下渔获量的空间异质性特征与相关生态动力过程关系,发现各月渔获量随着空间总变异(基台值)增加而增加,两者存在强相关性;各月渔获量和南北和西北-东南向分维数值有一定相关性,意味着海洋动力过程在南北和西北—东南向过程越强,渔获量越低。西印度洋黄鳍金枪鱼围网渔获量的空间变异原因在于季风气候和ENSO循环过程引起的海洋流场、营养盐和温跃层等变化外在因素,以及围网捕捞方式和鱼类的行为方式的内在因素共同导致的。     

中西太平洋大眼金枪鱼中心渔场时空分布与温跃层的关系

采用Argo数据和中西太平洋渔业委员会的大眼金枪鱼延绳钓数据,绘制了温跃层和月平均单位捕捞努力量渔获量(CPUE)的空间叠加图,分析中西太平洋大眼金枪鱼渔场时空分布对温跃层的响应关系.结果表明: 全年中心渔场纬向主要分布在南北纬10°之间的低纬度区域.在赤道以南有季节性中心渔场的出现和消失,与温跃层上界温度、深度和温跃层厚度的积极性变化有关.中心渔场主要分布在温跃层上界较深(70～100 m)和厚度较大(>60 m)的海域,厚度小于40 m的区域难以形成中心渔场;适宜分布的上界温度区间在26～29 ℃,在此区间外CPUE多小于中心渔场阈值(Q3).中心渔场的空间分布随上界深度和跃层厚度的季节性变动而变动,当赤道以南海域的上界深度变浅以及厚度变薄时,中心渔场消失.温跃层下界温度、深度和温跃层强度季节性变化不显著,但与中心渔场出现有显著关系.中心渔场主要分布在温跃层下界深度两条高值带之间的区域,温度低于13 ℃以及强度大的区域;在温跃层下界深度超过300 m和小于150 m区域,下界温度超过17 ℃的区域,或者强度小的区域难以形成中心渔场.利用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,结果表明研究区域大眼金枪鱼适宜分布的上界温度、深度和下界温度、深度分别是26～29 ℃、70～110 m、11～13 ℃和200～280 m;适宜分布的温跃层厚度和强度分别是50～90 m和0.1～0.16 ℃·m^-1.本研究初步得出研究区域大眼金枪鱼CPUE空间分布和温跃层的关系,为我国远洋金枪鱼捕捞作业和资源管理提供理论参考.     

基于地统计学的南沙海域鸢乌贼渔场分析

根据2013年南沙海域4个季度渔业资源声学走航调查数据,以声学探测生物量作为表征渔场分布的指标,对南沙海域鸢乌贼渔场进行分析。结果表明:4个季度鸢乌贼渔场均具有极强的空间相关性,其变异函数的块金效应C0值均小于0.25;通过变异函数,对不同季节分别采用不同理论模型进行拟合,夏季和秋季指数模型为最优拟合模型,春季和冬季分别为球型模型和高斯模型,夏季和冬季模型拟合较好,空间相关性较春秋季强烈;采用克里格法分季度对鸢乌贼渔场进行空间插值分析,各季度渔场生物量较高的区域大部分集中于靠近陆地的区域,表现出明显的斑块状和片状分布特点,且鸢乌贼渔场随时间变化,有逐渐向南转移的趋势。根据变异函数的理论模型和空间插值分析,对插值结果的理论值和实际值进行交叉验证发现,各季度的模型选择恰当。     

河口湿地不同土层有机质的水平异质性与自相关性

以闽江河口湿地土壤有机质为研究对象,采用变异函数、多重分形分析和空间自相关法,从空间异质性和空间自相关性角度研究不同土层有机质的空间分布规律。结果表明:3个土层有机质含量均为中等变异程度,块金效应均小于25%,结构性因素对空间异质性起着主导作用。随着土层深度的增加,各土层有机质空间分形结构表现出差异性,0～20cm空间分布最不均匀,分形程度较高,空间变异性较大; 3个土层有机质的Moran I均大于1.96,呈现出显著的空间正相关,其中20～40 cm的土层有机质空间正相关最显著,空间聚集程度较高。联合变异函数、多重分形分析和空间自相关法能够较好地反映河口湿地不同土层有机质在水平上空间分布特征,为同类区域的土壤有机质空间分布研究提供方法支撑。     

基于栖息地指数的东太平洋黄鳍金枪鱼渔场预报

黄鳍金枪鱼是东太平洋海域重要的金枪鱼种类之一,也是我国金枪鱼延绳钓的主要捕捞对象之一。根据2011年东太平洋海域(20°N—35°S、85°W—155°W)延绳钓生产统计数据,结合表温(SST)和海面高度(SSH)的遥感数据,采用频次分析法获得黄鳍金枪鱼分布的SST和SSH适宜范围;运用一元非线性回归方法,以渔获量为适应性指数,按季度分别建立了基于SST和SSH的长鳍金枪鱼栖息地适应性指数,采用算术平均法获得基于SST和SSH环境因子的栖息地指数综合模型,并用2012年各月实际作业渔场进行验证。结果显示,黄鳍金枪鱼渔场多分布在SST为24—29℃、SSH为0.3—0.7 m的海域。采用一元非线性回归建立的各因子适应性指数模型在统计上均为显著(P0.05)。经与2012年实际生产情况比较,作业渔场预报准确性达66%以上。研究获得栖息地指数模型可为金枪鱼延绳钓渔船寻找中心渔场提供参考。     

Modelling the Spatial Behaviour of a Tropical Tuna Purse Seine Fleet

Industrial tuna fisheries operate in the Indian, Atlantic and Pacific Oceans, but concerns over sustainability and environmental impacts of these fisheries have resulted in increased scrutiny of how they are managed. An important but often overlooked factor in the success or failure of tuna fisheries management is the behaviour of fishers and fishing fleets. Uncertainty in how a fishing fleet will respond to management or other influences can be reduced by anticipating fleet behaviour, although to date there has been little research directed at understanding and anticipating the human dimension of tuna fisheries. The aim of this study was to address gaps in knowledge of the behaviour of tuna fleets, using the Indian Ocean tropical tuna purse seine fishery as a case study. We use statistical modelling to examine the factors that influence the spatial behaviour of the purse seine fleet at broad spatiotemporal scales. This analysis reveals very high consistency between years in the use of seasonal fishing grounds by the fleet, as well as a forcing influence of biophysical ocean conditions on the distribution of fishing effort. These findings suggest strong inertia in the spatial behaviour of the fleet, which has important implications for predicting the response of the fleet to natural events or management measures (e.g., spatial closures).     

Spatial and seasonal distribution of the tuna catch on floating objects in the eastern pacific ocean during 1992–1993

An analysis of the catch associated with floating objects by the Mexican tuna purse‐seine fleet in the eastern Pacific Ocean during 1992–1993 was made to determine the spatial and seasonal distribution. The information used was generated by observers of the Programa Nacional de Aprovechamiento del Atun y Protección a los Delfines (PNAAPD). There was no clear seasonal and spatial distribution of floating objects examined in this study, however there were areas where floating objects were more common; the mouth of the Gulf of California, waters offshore Peru, and in oceanic waters. The largest catch of yellowfin tuna was offshore of Peru in winter. Two areas with largest (length) yellowfin tuna were the mouth of the Gulf of California and offshore Peru. For skipjack tuna, the largest catch was offshore Peru in winter, but the largest skipjack were caught between 120° and 130°W along 10°N in spring. The largest yellowfin tuna were captured by sets on bamboo, fish aggregating devices (FADs), planks and boards, and logs (trees or parts). The largest skipjack were captured by sets on dead whales, kelp paddies, planks and boards, and pallets and crates. Most of the sets were made during the early hours of the day but an important number of log sets were made in the early afternoon. For the period analyzed, floating objects were more frequent during fall and winter with the area offshore of Peru the most important.     

热带印度洋黄鳍金枪鱼渔场时空分布与温跃层的关系

根据Argo浮标剖面温度数据重构热带印度洋各月月平均温跃层特征参数,并结合印度洋金枪鱼委员会(IOTC)黄鳍金枪鱼延绳钓数据,绘制了月平均温跃层特征参数和月平均CPUE的空间叠加图,用于分析热带印度洋黄鳍金枪鱼渔场时空分布和温跃层特征参数的关系。结果表明:热带印度洋温跃层上界深度、温度和下界深度,以及黄鳍金枪鱼中心渔场分布都具有明显的季节性变化特征,黄鳍金枪鱼中心渔场分布和温跃层季节性变化有关。在东北季风期间,高值CPUE渔区的温跃层上界深度的范围为30-40m,超过70m的渔区CPUE值普遍偏低;在西南季风期间温跃层上界最深达到120m。在东北季风期间,高值CPUE渔区温跃层下界深度不超过200m,在西南季风期间,深度会超过300m。在东北季风期间,高值CPUE渔区对应的温跃层上界温度都超过25℃,温度小于24℃的渔区CPUE值普遍较低;在西南季风期间,高值CUPE区域对应的温跃层上界温度范围变大,温跃层上界温度延伸到22℃,在22℃以下渔区CPUE值都很低。采用频次分析和经验累积分布函数计算其最适温跃层特征参数分布,得出黄鳍金枪鱼最适的温跃层上、下界温度范围分别是25-29℃和13-16℃;其上、下界深度范围分别为30-70m和140-200m。K-S检验结果表明,上述结论可靠。     

Growth variability of juvenile skipjack tuna (<Emphasis Type="Italic">Katsuwonus pelamis</Emphasis>) in the western and central Pacific Ocean

We examined growth rates of juvenile skipjack tuna using otolith daily increment analysis to clarify geographic differences in early-life stage growth in the western and central Pacific Ocean (WCPO). We used a liner regression model to analyze the relationship between standard length (SL) and age (in days). The slope of growth model was significant difference between regions. There were rapid increases in the otolith mean daily increment width of juveniles at 7 days after hatching (DAH) and 10 DAH in the Western Pacific Warm Pool (WARM) and North Pacific Tropical Gyre area (NPTG), respectively. These periods correspond to the timing at which larvae complete their digestive-system development and start the piscivory. We found significant difference in logarithmic back-calculated SL between WARM and NPTG at 3 DAH (p?<?0.01). Mean growth rates until 10 DAH, when the larvae metamorphose into juveniles, were positively correlated with sea surface temperature (r?=?0.52). These results indicate that geographic difference in the growth of juvenile skipjack tuna caught in the WCPO in boreal winter cause in the larval stage, and that these differences are related to sea surface temperature.     

The Large-Scale Deployment of Fish Aggregation Devices Alters Environmentally-Based Migratory Behavior of Skipjack Tuna in the Western Pacific Ocean

Fish aggregation devices (FADs) have been used extensively in the tuna purse seine fishery since the 1980s. This long-term modification of natural habitat has generated discussions as to whether FADs impact movement patterns of tuna species. We examined this question using data collected from the skipjack tuna (Katsuwonus pelamis) fishery. We used the longitudinal gravitational center of catch (G) to examine temporal variability in skipjack movement in the Western and Central Pacific Ocean, and related this to El Niño Southern Oscillation (ENSO) events. We found that in most cases G for free-swimming school sets changed with the onset of ENSO events, while G for floating-object-associated school sets remained relatively constant. This suggests that skipjack exhibit distinguishable behavioral strategies in response to ENSO events: they either react by moving long distances or they associate with floating objects. There has been no previous attempt to evaluate the interaction between FADs and the environmentally-determined movement of skipjack; this study shows evidence of an interaction, which should be considered when managing skipjack populations.     

Results of satellite tagging of Atlantic bluefin tuna, <Emphasis Type="Italic">Thunnus thynnus</Emphasis>, off the coast of Ireland

Pop-up satellite archival tags were attached to six Atlantic bluefin tuna (Thunnus thynnus) off the west coast of Ireland in autumn 2003 and 2004. The satellite tags measured pressure, ambient temperature and light for the term of deployment. Radio pop-up satellite endpoint positions, light and sea surface temperature estimations of geolocation indicate that two fish tagged minutes apart off the coast of County Donegal, migrated to the eastern and western Atlantic Ocean over the following 8 months. The two fish were 5218 km apart at the termination of the experiment. After tagging in September and popping up the following March and April, one fish had traveled to the western Atlantic while the other was located in the waters off the southwest coast of Portugal. A third fish tagged off the coast of County Donegal in October 2004 moved into the Mediterranean Sea and was caught by a fishing vessel southeast of Malta on 11 June 2005. The results link bluefin tuna feeding on European foraging grounds with known eastern breeding regions and western Atlantic waters.