一种秘鲁外海茎柔鱼资源补充量预测方法及其应用方法

摘要

本发明涉及一种秘鲁外海茎柔鱼资源补充量预测方法，包括以下步骤：(1)计算表温数据；(2)计算CPUE和CPUEt；(3)计算SST与当年CPUE相关性的最大值及其对应位置；(4)建立SST与CPUE关系式；(5)获得当年度的SST值；(6)计算CPUE；(7)计算SST与次年CPUEt相关性的最大值及其对应位置；(8)建立SST与CPUEt关系式；(9)获得当年度的SST值；(10)计算次年CPUEt。本发明的有益效果是：秘鲁外海茎柔鱼资源补充量的预报结果及时提供给用户及相关部门，以供科学参考，今后可作为一种产品进行实时发布。

说明书

技术领域

本发明涉及一种渔情预报方法，特别是涉及一种东太平洋海域特别是

加利福尼亚(37°N-40°N)至智利(45°S-47°S)的东太平洋海域范围

内海域的茎柔鱼资源补充量预测方法。

背景技术

茎柔鱼Dosidicus gigas广泛分布在加利福尼亚(37°N-40°N)至智利(45 °S-47°S)的东太平洋海域，是这一区域重要的经济捕捞对象。上世纪90 年代以来，一些国家的鱿钓渔船在秘鲁、智利等外海海域钓捕茎柔鱼，导致 其产量急剧增加。但90年代茎柔鱼年产量波动较大，例如1994年秘鲁外海 茎柔鱼年产量达到164000吨，但1998年却只有0.6吨。与其他一些重要经济 头足类一样，茎柔鱼也是短生命周期种类，生活环境的变化对其资源和分布 影响十分明显。目前世界上多个国家已对茎柔鱼资源进行了开发利用，并成 为该海域重要的经济捕捞种类。我国于2001年首次组织鱿钓船对秘鲁外海茎 柔鱼资源进行探捕，之后产业规模和产量不断扩大，到2011年产量达到最高， 为25.1×104吨。

东太平洋海域受两个低速东部边界流(秘鲁海流和加利福尼亚海流)影 响，并在信风作用下导致上升流减弱或增强，同时也会引起厄尔尼诺和拉尼 娜事件。厄尔尼诺现象泛指赤道附近的东部太平洋表层海水温度(SST)上升 引起的气候异常现象。拉尼娜现象就是太平洋中东部海水异常变冷的情况。 而产卵场是海洋动物重要的生活阶段之一。国外学者ANDERSON和 RODHOUSE、WALUDA等研究认为，厄尔尼诺和拉尼娜事件会影响茎柔鱼 幼体和成熟体的生活史阶段。陈新军等认为，茎柔鱼资源状况与海洋环境关 系密切,特别是厄尔尼诺和拉尼娜事件。胡振明等研究认为，秘鲁沿岸的上升 流对茎柔鱼渔场的形成和分布具有重要影响。

因此，秘鲁外海茎柔鱼资源补充量与其作业渔场和产卵场SST数据密切 相关，研究产卵场海洋环境变化对茎柔鱼种群的资源补充和分布的影响，掌 握其变化规律，为其茎柔鱼资源可持续开发和利用提供依据。

随着遥感(RS)、全球定位系统(GPS)和地理信息系统(GIS)3种空间 技术的出现为海洋渔业进一步发展提供了一个坚实的平台。国内外利用3S技 术进行渔场渔情预报的成果不胜枚举。利用海洋遥感获得海洋表面温度数据 的技术已相对比较成熟，已对个别鱼种的活动规律和分布建立了定量的回归 模型，并多次成功预报。

但是，影响茎柔鱼资源补充量的因素不单只是海洋表面温度的变化，海 洋大环境下很多因素都可以直接或者间接影响到茎柔鱼的生长和繁殖，包括 初级生产力、捕食、存活率等各种因素。

发明内容

本发明就是为了解决上述问题，克服现有技术中渔情预报中所存在的问 题，本发明提供一种利用海洋遥感获得海域的表温数据，预测来年秘鲁外海 茎柔鱼资源补充量的大小的方法以满足需求。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种秘鲁外海茎柔鱼资源补充量预测方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)计算2002-2010年1-12月各月作业海区1°×1°的表温数据(SST)；

(2)计算2003-2010年作业海区当年资源丰度指数(CPUE)和下一年度 的资源补充量指数(CPUEt)；

(3)用典型相关性分析法分别计算2003-2010年1-12月各月作业海区1 °×1°SST与当年CPUE相关性的最大值及其对应位置；

(4)选取CPUE与SST相关性最大值月份的CPUE与SST进行线性回归， 通过一般线性回归模型(GLM模型)对2003-2010年茎柔鱼资源丰度CPUE 进行标准化，其标准化的GLM模型 ln(CPUE_i，j，k,l+1)=k+α₁year_i+α₂month₁+α₃lon_k+α₄lat_j+α₅SST+α₆SSH+α₇Chl-a+α₈Inte ractions+ε_i,j,k,l，式中：CPUE为当年资源丰度指数，单位为：t/d；year为年； month为月；lon为经度；lat为纬度；SST为作业海域的表温数据，单位为％； SSH为海表高度；Chl-a为叶绿素a；Interactions为交互项，表示时间与空 间解释变量的交互效应；α₁-α₈为模型参数；ε为误差项，GLM模型中，将时 间、空间、海洋环境因素作为解释变量，其中变量年、月、经度、纬度为分 类离散变量，其它变量为连续变量，CPUE加上常数1，再作对数变换后，作 为响应变量，解决CPUE为0的情况，利用2003-2010年经过标准化后的CPUE 数据，与同期历史上CPUE与SST相关性最大值月份的SST进行线性回归，同 时利用AIC准则进行判别，即最小AIC值为最优，最后得出CPUE与SST的 关系式；

(5)利用海洋遥感技术计算获得当年度的SST值；

(6)将(5)中所得到的SST值代入(4)中建立的关系式中，计算得出 当年资源丰度指数(CPUE)，单位为t/d；

(7)用典型相关性分析法分别计算2002-2009年1-12月各月作业海区1 °×1°SST与2003-2010年CPUEt相关性的最大值及其对应位置；

(8)选取当年CPUEt与上年度SST相关性最大值月份的CPUEt与SST进 行线性回归，通过一般线性回归模型(GLM模型)对2003-2010年CPUEt 进行标准化，其标准化的GLM模型 ln(CPUEt_i，j,k,l+1)=k+α₁year_i+α₂month₁+α₃lon_k+α₄lat_j+α₅SST+α₆SSH+α₇Chl-a+α₈Inte ractions+ε_ij，k，l，式中：CPUEt为下一年度的资源补充量指数，单位为：t/d；year 为年；month为月；lon为经度；lat为纬度；SST为作业海域的表温数据， 单位为％；SSH为海表高度；Chla为叶绿素a；Interactions为交互项，表 示时间与空间解释变量的交互效应；α₁-α₈为模型参数；ε为误差项，GLM模 型中，将时间、空间、海洋环境因素作为解释变量，其中变量年、月、经度、 纬度为分类离散变量，其它变量为连续变量，CPUEt加上常数1，再作对数变 换后，作为响应变量，解决CPUEt为0的情况，利用2003-2010年经过标准 化后的CPUEt数据，与同期历史上CPUEt与SST相关性最大值月份的SST进 行线性回归，同时利用AIC准则进行判别，即最小AIC值为最优，最后得出 CPUEt与SST的关系式；建立关系式；

(9)利用海洋遥感技术计算获得当年度的SST值；

(10)将(9)中所得到的SST值代入(8)中建立的关系式中，计算得 出下一年度的资源补充量指数(CPUEt)，单位为t/d；

本发明的有益效果是：秘鲁外海茎柔鱼资源补充量的预报结果及时提供 给用户及相关部门，以供科学参考，今后可作为一种产品进行实时发布。

附图说明

图1是CPUE与5月份92.5°W、12.5°N位置SST的分布(a)及其线性关 系式；

图2是6月份CPUEt与98.5°W、11.5°N的SST分布(a)及线性关系 式。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了 解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

茎柔鱼作为短生命周期的种类，亲体产完卵即死亡，没有补充群体，因 此其来年的补充量主要取决于产卵场和索饵场的海洋环境条件。如果产卵场 和索饵场海洋环境条件合适，其卵的成活率就高，幼体生长就顺利，下一年 度的资源补充量就好。

一种秘鲁外海茎柔鱼资源补充量预测方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)计算2002-2010年1-12月各月作业海区1°×1°的表温数据(SST)；

(2)计算2003-2010年作业海区当年资源丰度指数(CPUE)和下一年度 的资源补充量指数(CPUEt)；

(3)用典型相关性分析法分别计算2003-2010年1-12月各月作业海区1 °×1°SST与当年CPUE相关性的最大值及其对应位置；

(4)选取CPUE与SST相关性最大值月份的CPUE与SST进行线性回归， 通过一般线性回归模型(GLM模型)对2003-2010年茎柔鱼资源丰度CPUE 进行标准化，其标准化的GLM模型 ln(CPUE_i，j,k,l+1)=k+α₁year_i+α₂month₁+α₃lon_k+α₄lat_j+α₅SST+α₆SSH+α₇Chl-a+α₈Inte ractions+ε_i，j,k，l，式中：CPUE为当年资源丰度指数，单位为：t/d；year为年； month为月；lon为经度；lat为纬度；SST为作业海域的表温数据，单位为％； SSH为海表高度；Chl-a为叶绿素a；Interactions为交互项，表示时间与空 间解释变量的交互效应；α₁-α₈为模型参数；ε为误差项，GLM模型中，将时 间、空间、海洋环境因素作为解释变量，其中变量年、月、经度、纬度为分 类离散变量，其它变量为连续变量，CPUE加上常数1，再作对数变换后，作 为响应变量，解决CPUE为0的情况，利用2003-2010年经过标准化后的CPUE 数据，与同期历史上CPUE与SST相关性最大值月份的SST进行线性回归，同 时利用AIC准则进行判别，即最小AIC值为最优，最后得出CPUE与SST的 关系式；

(5)利用海洋遥感技术计算获得当年度的SST值；

(6)将(5)中所得到的SST值代入(4)中建立的关系式中，计算得出 当年资源丰度指数(CPUE)，单位为t/d；

(7)用典型相关性分析法分别计算2002-2009年1-12月各月作业海区1 °×1°SST与2003-2010年CPUEt相关性的最大值及其对应位置；

(8)选取当年CPUEt与上年度SST相关性最大值月份的CPUEt与SST进 行线性回归，通过一般线性回归模型(GLM模型)对2003-2010年CPUEt 进行标准化，其标准化的GLM模型 ln(CPUEt_i，j,k,l+1)=k+α₁year_i+α₂month₁+α₃lon_k+α₄lat_j+α₅SST+α₆SSH+α₇Chl-a+α₈Inte ractions+ε_i,j，k，l，式中：CPUEt为下一年度的资源补充量指数，单位为：t/d；year 为年；month为月；lon为经度；lat为纬度；SST为作业海域的表温数据， 单位为％；SSH为海表高度；Chla为叶绿素a；Interactions为交互项，表 示时间与空间解释变量的交互效应；α₁-α₈为模型参数；ε为误差项，GLM模 型中，将时间、空间、海洋环境因素作为解释变量，其中变量年、月、经度、 纬度为分类离散变量，其它变量为连续变量，CPUEt加上常数1，再作对数变 换后，作为响应变量，解决CPUEt为0的情况，利用2003-2010年经过标准 化后的CPUEt数据，与同期历史上CPUEt与SST相关性最大值月份的SST进 行线性回归，同时利用AIC准则进行判别，即最小AIC值为最优，最后得出 CPUEt与SST的关系式；建立关系式；

(9)利用海洋遥感技术计算获得当年度的SST值；

(10)将(9)中所得到的SST值代入(8)中建立的关系式中，计算得 出下一年度的资源补充量指数(CPUEt)，单位为t/d；

具体计算过程如下：

1、资源丰度计算。由于鱿钓船全部用于钓捕茎柔鱼，无兼捕渔获物，且 茎柔鱼生命周期在1年左右，所以将当年单船每次作业的平均产量作为资源 丰度指数，记为CPUE。利用海洋遥感获得SST数据，用典型相关性分析法分 别计算2003-2010年1-12月各月作业海区1°×1°SST与当年CPUE相关性 的最大值及其对应位置。

由上一步计算得出CPUE和SST的相关性在5月份的92.5°W、12.5°N 位置为最高，相关系数为0.94。因此，选取5月份92.5°W、12.5°N位置的 SST和CPUE建立相应的关系式，见图1。

当年资源丰度与SST的相关性最高值为5月份的0.94，位置在92.5°W、 12.5°N，其SST最适范围为29.8-30.5℃，其预测模型为CPUE＝- 4.4304SST+139.01，R^°＝0.8864(P＜0.001)。

2、资源补充量计算。将下一年度的平均CPUE记为CPUEt，也可作为下一 年度的资源补充量指数。利用海洋遥感获得SST数据，用典型相关性分析法 分别计算2003-20010年1-12月各月作业海区1°×1°SST与CPUEt相关性 的最大值及其对应位置。

由上一步计算得出CPUEt和SST的相关性在6月份的98.5°W、11.5°N 位置为最高，相关系数为0.93。因此选取6月份98.5°W、11.5°N位置的 SST和CPUE建立相应的关系式，见图2。

下一年度资源丰度指数与当年SST的相关性最高值为6月份的0.93(P ＜0.01)，位置在98.5°W、11.5°N，其SST最适范围为29.1-30.5℃，其资 源丰度预测模型为CPUE＝2.1714SST-59.178，R²＝0.8605(P＜0.01)

本发明的有益效果是：秘鲁外海茎柔鱼资源补充量的预报结果及时提供 给用户及相关部门，以供科学参考，今后可作为一种产品进行实时发布。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行 业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明 书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本 发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围 内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。