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不同气候模态下西北太平洋柔鱼冬春生群资源时空分布变化研究

李佳佳 汪金涛 陈新军 雷林 关长涛

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不同气候模态下西北太平洋柔鱼冬春生群资源时空分布变化研究

    作者简介: 李佳佳 (1996—),女,硕士研究生,研究方向为海洋渔业发展。E-mail: l_jiajia1996@163.com;
    通讯作者: 汪金涛, jtwang@shou.edu.cn
  • 中图分类号: S 931.41

Spatio-temporal variation of Ommastrephes bartramii resources (winter & spring groups) in Northwest Pacific under different climate modes

    Corresponding author: Jintao WANG, jtwang@shou.edu.cn ;
  • CLC number: S 931.41

  • 摘要: 柔鱼 (Ommastrephes bartramii) 是大洋性短生命周期物种,其生活史和生物量受环境和气候因子影响明显。基于2004—2015年西北太平洋柔鱼渔捞日志、海表面温度 (Sea surface temperature,SST)、叶绿素 (Chlorophyll a,Chl a) 浓度及太平洋年代际震荡 (Pacific decadal oscillation,PDO) 数据,利用空间自相关统计方法、热点分析和小波分析法研究PDO冷期与暖期两种气候模态下西北太平洋柔鱼渔场的时空变化。结果表明,PDO指数 (Pacific Decadal Oscillation Index,PDOI) 与柔鱼单位捕捞努力量渔获量 (Catch per unit effort,CPUE) 呈正相关,且CPUE滞后PDO 8个月 (R2=0.548,P<0.05),CPUE与PDO指数的共轭周期为2~4个月。不同气候模态下的渔场热点分布特征为,暖期时渔场重心向高纬方向分布较为明显,空间上的集聚性强;冷期时向低纬分布较为明显,空间上的集聚性相对较差。PDO冷暖时期对西北柔鱼时空分布影响显著,该研究对柔鱼资源的可持续开发具有一定的科学意义。
  • 图 1  2004—2015年7—11月的月平均单位捕捞努力量渔获量和太平洋年代际震荡指数时间序列

    Figure 1.  Time series of monthly average CPUE and PDO index in July to November during 2004−2015

    图 2  太平洋年代际震荡指数与单位捕捞努力量渔获量交相关分析

    Figure 2.  Cross correlation function study on PDOI and CPUE

    图 3  柔鱼单位捕捞努力量渔获量与渔场环境因子同太平洋年代际震荡指数的交叉小波功率谱

    Figure 3.  Cross-wavelet power spectrum of O. bartramii CPUE and fishery environmental factors and PDO index

    图 4  太平洋年代际震荡冷期与暖期柔鱼渔场热点重心位置分布图

    Figure 4.  Distribution of center of gravity of hot fishing ground in cold and warm periods of PDO

    图 5  暖期和冷期模态下柔鱼中心渔场重心与海洋表面温度的关系

    Figure 5.  Relationship between central gravity point of fishing ground and SST in warm and cold periods

    表 1  西北太平洋柔鱼冬春生群资源样本统计参数与全局空间自相关分析

    Table 1.  Statistical parameters and global spatial autocorrelation analysis of O. bartramii resources (winter & spring groups) in Northwest Pacific

    年份
    Year
    最大值
    Max.
    均值
    Mean
    标准差S
    Std. deviation
    偏态
    Skewness
    峰态
    Kurtosis
    变异值
    Cv=S/m
    集聚系数
    S2/m
    Z得分
    Z-score
    P全局相关系数*
    Gearyc*
    2004 10.67 2.64 1.81 0.78 0.76 0.69 1.24 10.07 0.00 0.13
    2005 8.00 2.60 1.68 0.78 0.69 0.53 1.09 7.43 0.00 0.31
    2006 5.67 1.88 1.43 0.33 0.33 0.66 1.09 8.47 0.00 0.36
    2007 15.00 4.28 2.71 0.85 1.31 0.63 1.71 4.96 0.00 0.22
    2008 9.23 2.39 1.85 0.78 0.29 0.77 1.43 9.12 0.00 0.10
    2009 3.33 1.02 1.81 0.59 0.19 0.79 3.19 1.94 0.00 0.34
    2010 5.00 1.60 1.33 0.53 0.18 0.65 1.11 11.83 0.00 0.34
    2011 16.50 1.90 1.56 3.58 22.96 0.82 1.28 1.94 0.00 0.12
    2012 8.50 2.24 1.90 1.44 1.56 0.85 1.61 3.60 0.00 0.53
    2013 13.74 1.80 1.41 3.29 18.98 0.73 1.11 1.89 0.00 0.13
    2014 5.47 1.31 1.87 1.20 2.68 0.66 2.66 6.03 0.00 0.22
    2015 7.00 2.60 1.82 0.78 0.69 0.53 1.27 3.87 0.00 0.28
    平均值 Average 9.01 2.19 1.76 1.24 4.13 0.69 1.57 5.93 0.00 0.26
    注:*. 当S2/m>1表示集聚分布,S2/m=1表示随机分布,S2/m<1表示均匀分布;*. 大于1表示负相关,等于1表示不相关,而小于1表示正相关 Note: *. S2/m>1 indicates the agglomeration distribution; S2/m=1 indicates a random distribution; S2/m<1 indicates a uniform distribution; *. Greater than 1 indicates a negative correlation, and that equal to 1 indicates no correlation, but that less than 1 indicates a positive correlation.
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出版历程
  • 收稿日期:  2019-09-09
  • 录用日期:  2019-11-11
  • 网络出版日期:  2019-12-10
  • 刊出日期:  2020-04-01

不同气候模态下西北太平洋柔鱼冬春生群资源时空分布变化研究

    作者简介:李佳佳 (1996—),女,硕士研究生,研究方向为海洋渔业发展。E-mail: l_jiajia1996@163.com
    通讯作者: 汪金涛, jtwang@shou.edu.cn
  • 1. 上海海洋大学海洋科学学院,上海 201306
  • 2. 农业农村部大洋渔业开发重点实验室/国家远洋渔业工程技术研究中心/大洋渔业资源可持续开发教育部重点实验室/农业农村部大洋渔业资源环境科学观测实验站,上海 201306
  • 3. 中国水产科学研究院黄海水产研究所/农业农村部海洋渔业可持续发展重点实验室,山东 青岛 266071

摘要: 柔鱼 (Ommastrephes bartramii) 是大洋性短生命周期物种,其生活史和生物量受环境和气候因子影响明显。基于2004—2015年西北太平洋柔鱼渔捞日志、海表面温度 (Sea surface temperature,SST)、叶绿素 (Chlorophyll a,Chl a) 浓度及太平洋年代际震荡 (Pacific decadal oscillation,PDO) 数据,利用空间自相关统计方法、热点分析和小波分析法研究PDO冷期与暖期两种气候模态下西北太平洋柔鱼渔场的时空变化。结果表明,PDO指数 (Pacific Decadal Oscillation Index,PDOI) 与柔鱼单位捕捞努力量渔获量 (Catch per unit effort,CPUE) 呈正相关,且CPUE滞后PDO 8个月 (R2=0.548,P<0.05),CPUE与PDO指数的共轭周期为2~4个月。不同气候模态下的渔场热点分布特征为,暖期时渔场重心向高纬方向分布较为明显,空间上的集聚性强;冷期时向低纬分布较为明显,空间上的集聚性相对较差。PDO冷暖时期对西北柔鱼时空分布影响显著,该研究对柔鱼资源的可持续开发具有一定的科学意义。

English Abstract

  • 柔鱼 (Ommastrephes bartramii) 为一年生的头足类经济物种,广泛分布于北太平洋亚热带和温带海域[1-3]。按产卵时间可将柔鱼种群划分为:秋生群体 (产卵期为9月至翌年2月) 和冬春生群体 (产卵期为1—5月),其中西北太平洋冬春生群柔鱼是我国远洋渔业捕捞的主要对象[4-5]。研究表明,西北太平洋冬春生群柔鱼的产量及渔场空间分布的变化受PDO (太平洋年代际震荡,Pacific Decadal Oscillation) 事件影响较为显著[6-7]。PDO是指发生在北太平洋地区的以15~25年为周期的气候震荡事件,当PDO指数为正时为PDO暖期,当PDO指数为负时为PDO冷期[8]。PDO暖期时,柔鱼资源捕捞量较高,且渔场分布范围较广,冷期反之,这与栖息地环境因子在不同气候模态下呈现的差异性密切相关[8-9]。当前,柔鱼资源及渔场变化研究主要从时间和空间两个尺度展开:1) 在时间上主要侧重于小尺度的变化特征和大尺度上的变化周期研究,这也是渔情预报的基本工作,基于小波分析比较柔鱼CPUE (单位捕捞努力量渔获量,Catch per unit effort,CPUE) 和PDOI (太平洋年代际震荡指数,Pacific Decadal Oscillation Index,PDOI) 两个时间序列在时域与频域的共轭关系及其突变性[10-11],不仅能分析CPUE时间序列的变化特征,而且能够进一步分析CPUE与PDOI的相互关系 (如滞后性,共轭变化特征等)[12-13]。杨晓明等[14]利用Morlet交叉小波分析研究了大眼金枪鱼 (Thunnus obesus) 的CPUE与气候震荡信号结果显示,两者大部分时间内都存在显著性相关,随气候波动周期振荡,CPUE信号对印度洋涛动指数 (Indian Oscillation Index,IOI) 信号的响应明显。2) 几何重心和几何形状是研究渔场重心的重要指标[15-16],其中几何中心的研究可通过热点分析进行定量化比较,热点表示物种在该区域出现的概率较高,热点集中的区域则表示该物种在该区域集聚性的概率较大[17-18]。当鱼群比较均质且靠近重心时,渔场重心和几何中心偏差小,故渔场重心表征鱼群分布特征的能力较强,渔场重心可信度较高[15],因此热点区域的重心位置能够表征渔场的空间分布特征[19]。通过小波分析研究不同气候模态下的CPUE与环境因子的关系,并结合热点重心位置的变化即可深入系统地揭示柔鱼资源在不同气候模态下的时空变化规律。然而,该方面研究相对较少。

    本文基于2004—2015年西北太平洋冬春生柔鱼群体渔捞日志数据、环境数据与气候模态数据,采用Morlet小波函数分析西北太平洋柔鱼CPUE与PDO指数交相互作用下的时间序列变化,并结合热点分析研究柔鱼渔场重心变化规律,以期为柔鱼资源的开发利用提供科学指导。

    • 西北太平洋柔鱼渔捞日志数据来自上海海洋大学中国鱿钓技术组,数据包括日产量、捕捞位置和日期以及捕捞努力量,时间范围为2004—2015年7—11月,空间范围为150°00'E—170°00'E,36°00'N—48°00'N,空间分辨率为0.5°×0.5°,以0.5°×0.5°为一个渔区,计算各月每个渔区内的CPUE值,用以表征柔鱼局部资源丰度[20]

      海洋环境数据来源于NASA水色遥感网站 (http://oceans.gsfc.nasa.gov/),包括海洋表面温度 (Sea surface temperature,SST) 和叶绿素 (Chlorophyll a, Chl a) 浓度数据,时间和空间范围与渔业数据一致。PDO数据来自美国华盛顿大学数据库 (http://research.jisao.wishington.edu/pdo/PDO.latest)。根据PDO指数将气候模态划分为冷期和暖期。1995—2011年经历了2个完整PDO循环周期:1995—1998年和2002—2006年为PDO暖期,1999—2001年和2007—2011年为PDO冷期[9]。本文据此对PDO时期进行划分:2004—2006年属于PDO第二阶段暖期,2007—2013年属于PDO第二阶段冷期,2014—2015年属于PDO第三阶段暖期。

    • 基于Morlet母小波函数对连续的、属性值复杂的时间序列在时间尺度上的变化进行转化,计算其频域变化周期,可以转化为实部和虚部,从而提供跨时间任意周期过程的局部幅度和瞬时相位信息[21]。Morlet母小波函数:

      $\psi (t) = {{\text{π}} ^{ - 1/4}}{\rm{e}}{^{iwt}}{\rm{e}}{^{{\rm{ }} - {\rm{ }}{t^2}/2}}$

      时间序列xt的Morlet小波变换为该系列与由母小波生成的一组子小波卷积,通过时间平移τ并按s缩放:

      ${\rm{Wave}}(\tau ,s) = \sum\nolimits_t {{x_t}} \frac{1}{{\sqrt {\rm{s}} }\;\;\;}{\psi ^*}(\frac{{t - \tau }}{s})$

      幅度的平方具有时频 (或时间-周期) 小波能量密度的解释,称为小波功率谱表达的是时间序列在给定小波尺度和时间区域内的波动量级,将其在某个周期上进行时间平均得到小波全谱[22]

      ${\rm Power}.xy(\tau ,s) = \frac{1}{s}{\left| {Wave.xy(\tau ,s)} \right|^2}$

      式 (1)、(2) 中,ψ*为共轭复数,i为时间,ωt是无量纲频率;xt表示时间序列即 (n=1,...,N);N为时间序列的总数据个数,(t-τ) 表示时间因子,反映在时间上的平移,s为尺度因子,反映了小波的周期长度[23]$\dfrac{1}{s}$为小波函数标准化的因子[24]

    • 空间自相关是指研究空间中某一位置的观察值是否与其邻近位置的观察值具有相关性,以及相关性程度的一种空间数据分析方法[25]。本研究采用自相关系数Gearyc系数进行分析,以定量获得总体渔业资源空间自相关特征指标:

      ${{\rm Geary}_c} = \frac{{(n - 1)\displaystyle\sum\nolimits_{i = 1}^n {\displaystyle\sum\nolimits_{j = 1}^n {{\rm{ }}{w_{ij}}{{({x_i} - {\rm{ }}{x_j})}^{(2)}}} } }}{{2\displaystyle\sum\nolimits_{i = 1}^n {\displaystyle\sum\nolimits_{j = 1}^n {{\rm{ }}{w_{ij}}\displaystyle\sum\nolimits_{i = 1}^n {{{({\rm{ }}{x_i} - \bar x)}^2}} } } }}$

      式中xixj是变量x在相邻配对空间单元的取值,$\bar x$是平均值,wij表示相邻权重 (相邻为1否则为0),n是样本点总数。Gearyc系数的取值介于0~2:大于1表示负相关,等于1表示不相关,而小于1表示正相关[26]

    • 热点表示某物种在该区域出现的概率较高而热点集中的区域,表示该物种在该区域集聚性的概率较大;反之,冷点则表示物种出现在该区域的概率较小,物种集聚性较差。计算输入要素Getis-Ord Gi*统计值,从而得到每个要素的z得分和p[27],其中z值和p值都是显著性的度量。

      Getis-Ord Gi*局部统计计算[28]

      ${\rm{ }}G_i^* = \dfrac{{\displaystyle\sum\nolimits_{j = 1}^n {{\rm{ }}{w_{i,\,j}}{\rm{ }}{x_j} - \bar x\displaystyle\sum\nolimits_{j = 1}^n {{\rm{ }}{w_{i,j}}} } }}{{S\sqrt {\frac{{\displaystyle{n}}{\displaystyle\sum\nolimits_{j = 1}^n {{\rm{ }}w_{i,j}^2 - ({{\displaystyle\sum\nolimits_{j = 1}^n {{\rm{ }}{w_{i,j}})} }^2}} }}{{{\displaystyle{n- 1}} }}} }}$

      式中xj是要素j的属性值,wi,j表示要素ij之间的空间权重 (相邻为1,不相邻为0),n是样本点总数。${\bar x}$为均值,S为标准差,Gi*统计结果是z得分[25]。其中z值表示冷热点分值,p表示概率,z得分高为正且p值大表示有一个高值的空间聚类,即热点;冷点反之,z得分趋近于0,则表示不存在明显的空间聚类。

    • 2004—2015年,柔鱼冬春生群CPUE和PDO指数在年内和年际间波动性剧烈 (图1)。2004—2006年即PDO暖期时,CPUE波动范围介于1.5~5.2 (极差:3.7),PDO指数波动范围介于−1.5~0.8 (极差:2.3);2007—2013年即PDO冷期时,CPUE波动范围介于0.2~6.0 (极差:5.8),PDO指数波动范围介于−2.5~0.6 (极差:3.1);2014—2015年PDO暖期时,CPUE波动范围介于1.5~3.7 (极差:2.2),PDO指数波动范围介于0.7~1.8 (极差:1.1)。CPUE在2007年最大 (最大值:6),在2009年最小 (最小值:0.2)。整体而言:CPUE在暖期时较大且年际间的波动相对较小 (1.5~5.2);冷期时CPUE较小,其年际间的波动相对较大 (0.2~6)。

      图  1  2004—2015年7—11月的月平均单位捕捞努力量渔获量和太平洋年代际震荡指数时间序列

      Figure 1.  Time series of monthly average CPUE and PDO index in July to November during 2004−2015

      PDO与CPUE的交相关性分析表明:当滞后时间在−11~−5区间时,具有统计意义。PDO指数8个时间单位时的ACF (Auto correlation function,即自相关函数),用来度量时间序列中每隔k个时间单位 (ytyt–k) 的观测值之间的相关性最大 (R2=0.548,P<0.05),因此PDO对CPUE的影响滞后时间为8个月 (图2)。

      图  2  太平洋年代际震荡指数与单位捕捞努力量渔获量交相关分析

      Figure 2.  Cross correlation function study on PDOI and CPUE

    • 利用Morlet小波函数对PDO信号与渔场环境因子震荡信号进行小波变换,计算两者的交叉小波谱。PDO与SST在时间局部的响应关系为 (图3-a):在2004—2015年存在两个明显的0.8~1.5个月和2~7个月频域同步且SST滞后PDO的特征;当共振周期为0.8~1.5个月时,PDO与SST呈显著的负相关,当共振周期为2~7个月时,PDO与SST呈显著正相关。PDO与Chl a在时间局部的响应关系为 (图3b):在2004—2015年存在两个明显的0.8~1个月和2~4个月频域同步且呈显著正相关,当共振周期为0.8~1个月时,Chl a滞后PDO;当共振周期为2~4个月时,Chl a超前于PDO。CPUE信号与气候震荡信号在时间局部的响应关系为 (图3c):在2004—2015年存在两个明显的0.8~1个月和2~4个月频域同步,当共振周期为0.8~1个月时,在2004—2007年,CPUE滞后PDO且呈负相关关系,在2010—2014年,CPUE超前于PDO且呈正相关关系;当共振周期为2~4个月时,CPUE滞后PDO且呈负相关关系。

      图  3  柔鱼单位捕捞努力量渔获量与渔场环境因子同太平洋年代际震荡指数的交叉小波功率谱

      Figure 3.  Cross-wavelet power spectrum of O. bartramii CPUE and fishery environmental factors and PDO index

    • 2004—2015年西北太平洋柔鱼CPUE全局空间自相关分析表明,其存在空间自相关性且自相关性较强 (0<Gearyc*<1) ,同时在空间上呈现强烈聚集分布 (S2/m>1)。各年份的CPUE空间分布的偏态Sk值均大于0,频数分布为正偏态;除2011年与2013年的峰态Ku值远大于3外,其余年份的峰态Ku值都小于3,呈低狭峰态,即大多数年份柔鱼CPUE的分布以高密度区域为主,低密度区域较少;各年份的变异值Cv均大于0,表明CPUE在不同空间位置上资源差异较大 (表1)。

      年份
      Year
      最大值
      Max.
      均值
      Mean
      标准差S
      Std. deviation
      偏态
      Skewness
      峰态
      Kurtosis
      变异值
      Cv=S/m
      集聚系数
      S2/m
      Z得分
      Z-score
      P全局相关系数*
      Gearyc*
      2004 10.67 2.64 1.81 0.78 0.76 0.69 1.24 10.07 0.00 0.13
      2005 8.00 2.60 1.68 0.78 0.69 0.53 1.09 7.43 0.00 0.31
      2006 5.67 1.88 1.43 0.33 0.33 0.66 1.09 8.47 0.00 0.36
      2007 15.00 4.28 2.71 0.85 1.31 0.63 1.71 4.96 0.00 0.22
      2008 9.23 2.39 1.85 0.78 0.29 0.77 1.43 9.12 0.00 0.10
      2009 3.33 1.02 1.81 0.59 0.19 0.79 3.19 1.94 0.00 0.34
      2010 5.00 1.60 1.33 0.53 0.18 0.65 1.11 11.83 0.00 0.34
      2011 16.50 1.90 1.56 3.58 22.96 0.82 1.28 1.94 0.00 0.12
      2012 8.50 2.24 1.90 1.44 1.56 0.85 1.61 3.60 0.00 0.53
      2013 13.74 1.80 1.41 3.29 18.98 0.73 1.11 1.89 0.00 0.13
      2014 5.47 1.31 1.87 1.20 2.68 0.66 2.66 6.03 0.00 0.22
      2015 7.00 2.60 1.82 0.78 0.69 0.53 1.27 3.87 0.00 0.28
      平均值 Average 9.01 2.19 1.76 1.24 4.13 0.69 1.57 5.93 0.00 0.26
      注:*. 当S2/m>1表示集聚分布,S2/m=1表示随机分布,S2/m<1表示均匀分布;*. 大于1表示负相关,等于1表示不相关,而小于1表示正相关 Note: *. S2/m>1 indicates the agglomeration distribution; S2/m=1 indicates a random distribution; S2/m<1 indicates a uniform distribution; *. Greater than 1 indicates a negative correlation, and that equal to 1 indicates no correlation, but that less than 1 indicates a positive correlation.

      表 1  西北太平洋柔鱼冬春生群资源样本统计参数与全局空间自相关分析

      Table 1.  Statistical parameters and global spatial autocorrelation analysis of O. bartramii resources (winter & spring groups) in Northwest Pacific

    • 2004—2015年西北太平洋柔鱼CPUE的热点空间分布范围主要在152°00'E—160°00'E,41°00'N—44°00'N以内 (图4-a),冷点空间分布主要集中在145°00'E—180°00'E,39°00'N—42°00'N (图4-b)。2004—2015年柔鱼渔场热点空间聚集的区域纬向距离相对较宽,经向相对较窄,冷点反之;同时冷点集中分布的区域位置较热点集中区域整体偏南 (图4-a, 图4-b)。PDO不同时期的柔鱼资源空间聚集区域有显著的差异:PDO暖期时柔鱼渔场热点集中区域较冷期整体偏北,且经度分布范围相对较广 (图4-c)。柔鱼年内不同月份的渔场重心主要分布在154°00'E—156°30'E,40°00'N—43°00'N以内,PDO暖期时各月份的柔鱼渔场热点重心位置变化方向整体上要比冷期偏东和偏北一些,即冷期整体上柔鱼中心渔场重心位置比暖期整体偏南10'~20'左右,偏西30'~1°左右,纬度位置变化差异小于经度;不同月份间,纬度最低为7月,最高为8月。总之,不同PDO时期年内不同月份的柔鱼渔场重心变化在暖期时空间移动的距离幅度较小,而在冷期时的月份间空间迁移距离较大 (图4-d)。

      图  4  太平洋年代际震荡冷期与暖期柔鱼渔场热点重心位置分布图

      Figure 4.  Distribution of center of gravity of hot fishing ground in cold and warm periods of PDO

    • 在PDO暖期,柔鱼的空间分布范围相较于冷期时集聚性更强、纬度范围也相对较高 (图4),该特征与栖息地环境中海洋表层环境因子和生物因子的差异等密切相关[29-30]。PDO暖期阶段,柔鱼渔场热点重心的SST均在17 ℃以上,年均CPUE为3.1;冷期时SST温度则相对较低,年均CPUE为2.4 (图1图4)。马金等[31]基于柔鱼的生物习性特征即洄游与集群、昼夜垂直移动、生长与繁殖等展开讨论发现柔鱼作为一种典型的生态机会主义者,其亲体在产完卵后随即死亡,自然种群的大小完全取决于补充群体,其中温度对柔鱼亲体补充与索饵场分布具有重要的指示意义。Chen等[19]指出柔鱼产卵场温度升高,不利于仔幼鱼孵化和繁殖,资源补充量下降,柔鱼适宜栖息地面积减少,因而柔鱼丰度下降。因此,在PDO暖期时,渔场热点空间分布相对聚集且偏高纬度分布,这可能是因为在柔鱼产卵期时高纬地区的海温较低,因而有利于仔幼鱼的孵化繁殖,早期亲体补充量增多,加之在索饵期时平均SST高于冷期,柔鱼作为趋温性生物对温度响应显著,因而柔鱼适宜栖息地面积增大,柔鱼资源丰度上升;反之在冷期时空间分布相对离散且偏南分布。当PDO位于暖期时,柔鱼中心渔场重心的平均SST介于17.11~17.13 ℃,集中分布在154°00'E—156°00'E,41°00'N—43°00'N,平均SST在空间上的异质性相对较小,渔场重心在不同月份间的迁移距离较小且空间分布相对聚集 (图5-a);冷期的热点区域平均SST为16.65 ℃,集中分布在153°00'E—156°00'E,40°00'N—43°00'N区域内,平均SST在空间上的异质性较大,柔鱼渔场重心在不同月份间的迁移距离较大,空间上的离散性较强 (图5-b)。本文研究发现同期热点区域平均SST为16.65~17.13 ℃,集中经度为153°00'E—156°00'E,集中纬度为40°00'N—43°00'N。唐峰华等[6]对2002—2012年的西北太平洋柔鱼渔场整个鱼汛期进行综合分析得到了整个鱼汛期最适SST为14~19 ℃,集中经度为154°00'E—157°00'E,集中纬度为41°00'N—44°00'N,本文的研究结果与其研究结果基本吻合。

      图  5  暖期和冷期模态下柔鱼中心渔场重心与海洋表面温度的关系

      Figure 5.  Relationship between central gravity point of fishing ground and SST in warm and cold periods

    • PDO气候震荡现象为北太平洋柔鱼渔场提供了一个年际到年代际的大尺度气候背景,是西北太平洋柔鱼CPUE时间序列存在多尺度变化周期的重要驱动因素,因为PDO驱动海洋环境因子发生改变,从而改变柔鱼栖息地环境质量,进而深刻地影响着柔鱼资源的补充和空间分布特征[11, 32]。在极端海洋事件的研究中,Yu等[33]发现2009年厄尔尼诺事件导致水温降低,柔鱼适宜栖息地面积缩小,从而资源丰度减少。陈锋等[34]发现2009年黑潮异常直接导致了柔鱼在当年的资源补充量出现锐减现象。PDO不同的气候模态会影响柔鱼资源年代际的变化特征。综合研究了柔鱼资源时间序列、PDOI时间序列,及海洋环境因子时间序列的相互关系后发现:柔鱼年均CPUE波动与PDO值变化趋势整体上相对应且比PDO对柔鱼资源丰度的影响滞后8个月 (图1)。余为[9]在西北太平洋柔鱼冬春生群对气候与环境变化的响应机制研究中发现1995—2011年间西北太平洋冬春生群柔鱼CPUE滞后PDOI 1年,本文研究结果与其基本吻合;在PDO暖期时,SST与PDOI共振周期稳定在1个月左右,但是在2007—2009年PDO冷期时两者共振周期由0.8个月激增至1.5个月,其交叉小波能量在部分年份均通过95%的显著性检验,形成显著的共振周期,这表明冷期时PDOI与渔场SST影响较为密切,其对CPUE影响更深刻 (图3),同时陈新军和田思泉[35]研究发现柔鱼是一种暖水性中上层洄游性鱼种,因此海洋表面温度是柔鱼资源丰度时空变化的主要驱动因子。

    • 本文在比较不同气候模态下西北太平洋柔鱼冬春生群资源时空变化特征发现:暖期时柔鱼资源在空间上呈现出聚集性强、分布范围广的特点,在时间上变化的稳定性相对较高;而冷期时柔鱼资源在空间上的积聚性相对较弱,渔场分布范围较小,其在时间上的波动性较强。在此基础上利用CPUE与PDO、SST和Chl a的相互关系深入分析不同气候模态下的柔鱼时空变化规律驱动因素。然而,不同气候模态影响下的柔鱼资源的补充量和柔鱼渔场变化规律还受到捕捞压力、生物种群间相互关系、栖息地环境因子等因素的综合影响。后续的研究可从这些方面切入,系统性地分析PDO气候模态对柔鱼资源的早期补充和渔场空间分布的影响。

参考文献 (35)

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