基于灰色系统的太平洋褶柔鱼冬春生群资源丰度变化研究

太平洋褶柔鱼(Todarodes pacificus)为温带大洋性头足类,其资源量呈逐年上升趋势,已经成为潜在的重要经济种类之一。科学预测太平洋褶柔鱼资源丰度对其开发利用及保护有重要作用。利用2003-2015年太平洋褶柔鱼生产统计数据和其产卵场的环境、气候因子,包括太平洋年代际震荡指数PDO(Pacific decadal oscillatio index)、厄尔尼诺指数Nino3. 4距平、黑潮强弱指数KCA(Kuroshio current average)、平均海表面温度SST(average sea surface temperture)、平均叶绿素浓度Chl a(average Chlorophyll aconcentration),使用灰色关联分析和灰色预测建立GM(1,N)模型的方法分析产卵期内(1-3月)太平洋褶柔鱼冬春生群体资源丰度(CPUE)的产卵场环境指标和气候指标,并建立太平洋褶柔鱼冬春生群资源丰度预报模型。结果表明,包含所有因子的模型A-1拟合的资源丰度与实际资源丰度的平均相对误差为15. 61%,精度最高的模型为不含KCA和SST的模型C-8,相对误差为15. 07%,可预测太平洋褶柔鱼冬春生群资源丰度变化趋势。

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 Ni?o-La Ni?a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。

基于灰色系统的北太平洋柔鱼渔汛特征分析及旺汛期预测

柔鱼(Ommastrephes bartramii)是大洋性经济头足类,是我国远洋鱿钓渔船重要的捕捞对象。分析柔鱼渔汛特征并预测旺汛期,有助于柔鱼资源的合理开发与利用。本研究根据2013―2017年北太平洋柔鱼渔业生产统计数据,以每日平均渔获量(CPUEday)作为资源丰度,利用分位数的方法划分旺汛期;结合灰色波形预测方法,对旺汛期日期序列建立灰色波形预测模型群[GM(1,1)模型],对旺汛期出现的时间进行预测。结果显示,北太平洋柔鱼渔汛时间最早为5月12日,一直持续到年终;旺汛期为每年的8―11月,第1旺汛期基本在8月出现。GM(1,1)模型的平均相对误差为6.83%,旺汛期日期序列预测的平均相对误差为8.19%,验证数据的平均相对误差为15.82%,表明此模型可预测北太平洋柔鱼的旺汛期。研究结果可为远洋渔业企业的高效率、合理化的科学生产提供技术支撑。

基于灰色关联的全球海洋渔业资源开发状况评价

利用1990—2019年全球19个渔区渔获量数据,通过灰色关联聚类分析法,研究了全球各渔区渔获量与总渔获量以及各渔区渔获量之间的关系,并确定了同类型渔区中影响渔获量大小的主要鱼种类型。结果发现,全球大多数渔区渔获量与全球海域总渔获量关联度较大,灰色关联度大于0.900的渔区有16个。除南极大西洋扇区、南极太平洋扇区和北冰洋外,其余各渔区相互间的关联度均高于0.900。设定关联聚类矩阵的临界值r=0.975作为分类依据,获得分类明显的类群Ⅰ和类群Ⅱ,其中类群Ⅰ包含西北太平洋、东北大西洋、东北太平洋、东南大西洋、中西大西洋、地中海及黑海等6个渔区,其渔获量趋势均在一定范围内上下波动;类群Ⅱ包含中西太平洋、东印度洋、中东大西洋、西印度洋等4个渔区,其渔获量呈稳定增长趋势。两个类群中鱼种渔获量与渔区总渔获量灰色关联度最高的均为中上层鱼类和底层鱼类。研究表明,利用灰色理论系统可对全球各渔区海洋渔业资源开发状态进行科学评价,其评价结果可为全球海洋渔业的可持续发展提供参考。

基于不同阶数灰色系统模型的北太平洋柔鱼资源丰度预测

利用1998—2016年北太平洋柔鱼生产统计数据,采用GM(1,1)模型对不同时间长度的资源丰度(CPUE)进行分析,选择相对误差和方差最小的CPUE序列作为母序列,与太平洋年代际震荡指数(PDO)、产卵场平均海表面温度(SGSST)、育肥场平均海表面温度(FGSST)、产卵场平均叶绿素a质量浓度(SGC)、育肥场平均叶绿素a质量浓度(FGC)等因子进行灰色关联分析,并以此分别建立6个不同阶数的灰色预测模型[GM(0,N)模型和GM(1,N)模型],筛选误差最小的模型作为预测柔鱼资源丰度的最佳模型。结果表明,以8年CPUE序列的建模为最佳,其平均相对误差最小,为6.28%;同时,GM(0,N)模型的预测精度普遍比GM(1,N)模型的要高,其中包含2月SGSST、10月FGSST、8月FGC和10月PDO的GM(0,5)模型为最优,拟合相对误差为3.87%,预测相对误差为1.18%,可作为预测北太平洋柔鱼资源丰度的最优模型。

基于文献计量学的灰色系统理论在渔业科学中的应用研究进展

灰色系统理论是由我国学者首创的新型学科,在社会科学与自然科学的各个领域已得到广泛的应用。基于中国知网(CNKI)数据库文献检索到的136篇文献,运用文献计量学的方法,对灰色系统理论在渔业科学中的应用研究进行了系统地整理与分析,对未来的发展趋势与存在的问题进行了讨论。分析结果显示,1988年首次在渔业科学领域采用灰色系统理论研究,其成果和应用得到较为快速的发展。在研究内容上,渔业产业结构调整、渔业水域环境评价、产量预测等研究已较为成熟;在研究方法上,灰色关联法、灰色聚类分析、GM(1,1)模型预测等应用较为广泛。建议以后拓展渔情预报等方面的研究,深入探讨灰色理论原理,优化预测模型,最终开发出应用于渔业科学领域的灰色系统软件。

基于灰色系统理论的西北太平洋柔鱼CPUE关联聚类分析

利用灰色关联聚类方法对1998—2017年5—12月柔鱼(Ommastrephes bartramii)的单位捕捞努力量渔获量(CPUE)进行聚类,分析不同强度厄尔尼诺和拉尼娜事件以及环境因子对柔鱼CPUE的影响。结果表明:年纬度向类群比年经度向类群的CPUE差异更明显,月经度向类群比月纬度向类群更具有季节性;强拉尼娜和弱拉尼娜事件集中的类群分类明显,厄尔尼诺、中强度拉尼娜和正常年份分类较模糊,年纬度向类群CPUE越高,海表面温度距平值(SSTA)越高,而叶绿素a质量浓度距平值(CHLA)越低。研究表明,不同强度的异常气候事件对柔鱼CPUE影响不同,强拉尼娜事件会使柔鱼CPUE骤增,弱拉尼娜事件会使柔鱼CPUE略减,而中强度以上的厄尔尼诺事件会使柔鱼CPUE大幅度下降。

马尔维纳斯群岛海域阿根廷滑柔鱼资源丰度的灰色灾变预测

阿根廷滑柔鱼(Illex angentinus)为大洋性浅海种,为世界重要经济种类,其中马尔维纳斯群岛海域是阿根廷滑柔鱼的重要渔场之一。阿根廷滑柔鱼资源丰度极易受到海洋环境变化的影响,年间产量波动较为明显。为此,根据1995—2019年马尔维纳斯群岛阿根廷滑柔鱼渔业生产数据,以单位捕捞努力量渔获量(catch per unit effort, CPUE)表征阿根廷滑柔鱼资源丰度,运用灰色GM(1,1)模型,对其未来的资源丰度丰歉年份进行预测。结果表明,阿根廷滑柔鱼资源丰度丰年(CPUE大于1615t/船)将发生在2021、2028和2038年,资源丰度歉年(CPUE小于784t/船)将发生在2024、2029和2036年;丰年灾变模型的平均相对误差为16.212%,平均级比偏差为0.193,歉年灾变模型的平均相对误差为35.656%,平均级比偏差为0.199,模型的精度检验等级均为Ⅰ级。研究认为,灰色灾变预测模型较好地模拟了阿根廷滑柔鱼资源丰度变化的年份,其预测结果可为阿根廷滑柔鱼鱿钓生产与管理提供参考。