中東大西洋中部海域鮐魚漁場的時空變化初步研究

李顯森，逄志偉，朱建成，應(yīng)一平，孫 珊

( 中國水產(chǎn)科學(xué)研究院 黃海水產(chǎn)研究所，農(nóng)業(yè)部海洋漁業(yè)可持續(xù)發(fā)展重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 青島 266071 )

鮐魚(Pneumatophorusjaponicus)屬于大洋暖水性中上層魚類，主要分布于印度洋、太平洋和大西洋東部的溫、熱帶海域，西非的溫帶和亞熱帶海域也是其重要的分布海域[1-2]。中國近海已經(jīng)進(jìn)行了諸多有關(guān)鮐魚的研究，劉勇等[3]對東海北部和黃海南部鮐魚生長特性進(jìn)行了研究，官文江等[4]對東海南部海洋凈初級生產(chǎn)力與鮐魚資源量變動關(guān)系進(jìn)行了研究，崔科等[5]對東黃海鮐魚資源豐度與海表溫度的關(guān)系進(jìn)行了研究，李綱等[6-7]對夏季東海漁場鮐魚產(chǎn)量與海洋環(huán)境因子的關(guān)系、東海鮐魚資源和漁場時空分布特征進(jìn)行了研究，并指出該海域漁場分布與該海域海表溫度、海表高度和葉綠素a 含量關(guān)系密切，高峰等[8]基于提升回歸樹開發(fā)了東、黃海鮐魚漁場預(yù)報模型。

位于非洲大陸西岸、大西洋東岸的聯(lián)合國糧食與農(nóng)業(yè)組織34漁區(qū)，其中的3.11和1.32小區(qū)東臨毛里塔尼亞共和國，其地處熱帶，受加那利寒流和幾內(nèi)亞暖水及海洋信風(fēng)等的影響下而涌升流顯著，漁業(yè)資源，尤其是中上層魚類資源相當(dāng)豐富，盛產(chǎn)鮐魚，是世界著名的漁場[2,9-10]。在對該漁場研究方面，國外學(xué)者對相關(guān)海域中上層魚類的組成、多樣性和生物學(xué)等進(jìn)行了相關(guān)研究[11-12]。我國學(xué)者主要對該海域魚類資源開發(fā)現(xiàn)狀及前景、漁場及環(huán)境特征進(jìn)行了研究[2,10,13-14]，對佛得角海岸中心漁場方面的研究較少涉及，而對太平洋海域中心漁場方面的研究開展較多，已經(jīng)涉及東南太平洋智利外海竹莢魚(Trachurusmurphyi)[15-17]、北太平洋魷魚(Ommastrephesbartrami)[18]等。對比發(fā)現(xiàn)，有關(guān)中東大西洋鮐魚研究相對較少，朱清澄等[1]對西非近海鮐魚生物學(xué)特性的進(jìn)行了研究。然而，對中東大西洋鮐魚中心漁場及其影響因子方面的研究鮮有出現(xiàn)。

廣義可加模型作為一種非線性關(guān)系模型，因能更深入地探討漁場與影響因素間的關(guān)系以及確定各因素的重要程度，而在研究漁場方面得到了廣泛應(yīng)用[10,19-24]。本研究根據(jù)2012年1—8月中國大型拖網(wǎng)漁船在佛得角海岸作業(yè)的漁業(yè)數(shù)據(jù)以及遙感獲取的海洋環(huán)境數(shù)據(jù)，運(yùn)用廣義可加模型對該海域鮐魚中心漁場的時空變動及其影響因素進(jìn)行分析，以期揭示鮐魚中心漁場的季節(jié)變化規(guī)律，為合理利用與開發(fā)中東大西洋鮐魚資源提供基礎(chǔ)資料。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

研究數(shù)據(jù)來自于2012年1—8月上海開創(chuàng)遠(yuǎn)洋漁業(yè)有限公司、中國水產(chǎn)有限公司的大型拖網(wǎng)漁船在中東大西洋聯(lián)合國糧食與農(nóng)業(yè)組織34漁區(qū)3.11和1.32小區(qū)海域(北緯16°～22°，西經(jīng)16°～19°)作業(yè)的鮐魚產(chǎn)量數(shù)據(jù)。原始數(shù)據(jù)包括每次作業(yè)的日期、經(jīng)緯度和網(wǎng)次產(chǎn)量等。另外，海表溫度和葉綠素a 含量數(shù)據(jù)來自NASA水色遙感網(wǎng)站(http://oceans.gsfc.nasa.gov)，研究海域?yàn)楸本?6°～22°，西經(jīng)16°～19°，研究時間為2012年1—8月。

1.2 數(shù)據(jù)處理與分析

由于本研究所涉及的大型拖網(wǎng)漁船主機(jī)功率基本相同(約5250 kW)，均使用1440網(wǎng)型(網(wǎng)口周長1440 m，網(wǎng)總長360 m，網(wǎng)口目數(shù)60，網(wǎng)口網(wǎng)目尺寸24 m，網(wǎng)口網(wǎng)線直徑12 mm，上綱長230 m)的中層拖網(wǎng)，拖速約5 n mile/h，因此可以認(rèn)為捕撈能力基本相同。生產(chǎn)統(tǒng)計數(shù)據(jù)按月進(jìn)行匯總，漁獲產(chǎn)量的分布實(shí)際上代表了漁業(yè)資源量的空間分布和變化，漁業(yè)上常常采用漁場資源重心描述漁場空間位置的變動[15]，本研究利用產(chǎn)量重心法研究中心漁場的空間變化。對生產(chǎn)統(tǒng)計資料進(jìn)行數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理，按下式計算單位捕撈努力量漁獲量(t/h)和月產(chǎn)量重心。

式中，CPUE為單位捕撈努力量漁獲量(t/h)； n為總網(wǎng)數(shù)；Ci為第i網(wǎng)的產(chǎn)量(t)；h 為拖網(wǎng)時間(h)；X、Y分別為產(chǎn)量重心的經(jīng)、緯度；Xi為第i網(wǎng)中心點(diǎn)的經(jīng)度，Yi為第i網(wǎng)中心點(diǎn)的緯度。

將獲得的海表溫度、葉綠素a含量數(shù)據(jù)和漁獲數(shù)據(jù)按0.1°×0.1°網(wǎng)格重新抽取, 并根據(jù)空間位置進(jìn)行匹配后并統(tǒng)計分析。

利用廣義加性模型擬合漁獲量與海洋環(huán)境因子(海表溫度、葉綠素、經(jīng)度、緯度)的關(guān)系[22], 建立以單位捕撈努力量漁獲量為非獨(dú)立變量、以主要的環(huán)境因子為解釋變量的廣義加性模型模型[23], 其表達(dá)式如下:

log(CPUE+0.001)=S(SST)+S [log(chl+0.001)]+S(longitude)+S (lattitude)+ ε

式中，S為自然立方樣條平滑；SST 為海表溫度；chl 為葉綠素a含量，為防止應(yīng)變量出現(xiàn)零值，將單位捕撈努力量漁獲量、chl加上0.001 后進(jìn)行對數(shù)化的處理；longitude 為經(jīng)度；latitude 為緯度；ε 為誤差項(xiàng)。廣義可加模型模擬結(jié)果中上、下95%的置信區(qū)間虛線離實(shí)線最接近的區(qū)間定義為漁場最適環(huán)境范圍[23]。

2 結(jié) 果

2.1 鮐魚平均單位捕撈努力量漁獲量的月變化

鮐魚平均單位捕撈努力量漁獲量的計算表明，月平均單位捕撈努力量漁獲量的范圍為0.16～1.94 t/h，平均單位捕撈努力量漁獲量最高的月份為1月，平均單位捕撈努力量漁獲量最低的月份為4月。月平均單位捕撈努力量漁獲量在1—8月基本呈現(xiàn)先減少，后增加的趨勢。各月平均單位捕撈努力量漁獲量為0.86 t/h，平均單位捕撈努力量漁獲量較高的月份為1月和7月，其他月份的平均單位捕撈努力量漁獲量較低(圖1)。

圖1 鮐魚平均單位捕撈努力量漁獲量的月變化

2.2 鮐魚漁場的時空變化

通過對鮐魚漁場產(chǎn)量重心的計算表明，該海域中心漁場的分布具有明顯的月變化，鮐魚中心漁場緯度方向的位移明顯大于經(jīng)度方向的位移，鮐魚中心漁場位置基本呈現(xiàn)先往東南方向推移，且在4月到達(dá)最東南端，然后往西北推移趨勢，直至7月到達(dá)最西北端；后再向東南推移的趨勢。由2012年1—8月鮐魚中心漁場的時空變化情況可以看出，1—3月漁場重心從(西經(jīng)17.12°，北緯19.88°)向東南方向移動至漁場中心最東端(西經(jīng)16.27°，北緯17.56°)， 3—4月，漁場重心向南移動至最南端(西經(jīng)16.39°，北緯17.44°)；4—7月，作業(yè)漁場重心沿西北方向移動，7月份，漁場產(chǎn)量重心移動至海域的最西北端(西經(jīng)17.35°，北緯20.28°)，后漁場重心又往東南方向移動至(西經(jīng)17.28°，北緯20.25°)(圖2)。

圖2 鮐魚中心漁場時空變化

2.3 研究海域及鮐魚漁場中心的葉綠素a含量、海表溫度分布

鮐魚漁場中心所在海域海表溫度、葉綠素a含量的分布統(tǒng)計見圖3、表1。不同月份漁場葉綠素a含量為0.23～10.00 mg/m3，漁場中心葉綠素a含量為3～8 mg/m3居多，葉綠素a含量的平均值3月、5月和7月較高，其他月份較低。綜合看來，4月、5月和7月漁場中心的葉綠素a含量相對較低；其他月份漁場中心的葉綠素a含量相對較高，各月份漁場中心葉綠素a含量呈現(xiàn)一定的波動性。各月份海表溫度平均值和漁場中心海表溫度最高的為8月，最低的為8月。不同月份漁場中心的海表溫度為17.2～27.6 ℃，除2月和8月外，漁場中心的海表溫度相對較為穩(wěn)定，漁場中心的海表溫度為20～21 ℃居多。

2.4 廣義可加模型模型分析

將所研究漁場的鮐魚單位捕撈努力量漁獲量與各影響因子(海表溫度、葉綠素、經(jīng)度、緯度)進(jìn)行廣義可加模型模型分析發(fā)現(xiàn)(圖4)，漁場的最適海表溫度為19～22 ℃，最適葉綠素a含量為4.481～7.388 mg/m3，經(jīng)度集中在西經(jīng)16°30′附近，緯度集中在北緯18°30′位置附近。海洋環(huán)境與鮐魚單位捕撈努力量漁獲量的回歸方程的顯著性檢驗(yàn)表明, 海表溫度、葉綠素a含量和經(jīng)度在單位捕撈努力量漁獲量上的回歸均極顯著(P<0.01, 表2)且顯著性強(qiáng)弱順序依次為海表溫度、經(jīng)度和葉綠素a含量，而緯度在單位捕撈努力量漁獲量上的回歸不顯著(P>0.05, 表2)，海表溫度在單位捕撈努力量漁獲量上的回歸顯著性最強(qiáng)。廣義可加模型調(diào)整后的決定系數(shù)r2為0.446，解釋偏差為49.9%。

圖3 海表溫度、葉綠素a含量與鮐魚漁場中心的分布疊加●漁場中心

指標(biāo)1月2月3月4月5月6月7月8月葉綠素a含量mg/m3變化范圍0．23～10．000．75～100．78～100．55～100．87～100．65～100．65～100．26～10平均值2．843．904．522．453．435．375．371．68漁場中心值5～66～78～93～42～37～83～49～10海表溫度℃變化范圍19．94～21．5216．95～17．8419．20～20．2119．76?21．1220．33～27．1216．78～24．3319．73～27．8023．11～32．64平均值20．8817．5419．6420．3420．8420．4722．8627．25漁場中心值20．4～20．617．2～17．319．5～19．620．0～20．120．5～20．620．6～20．821．6～21．827．4～27．6

圖4 鮐魚漁獲量與環(huán)境因子的廣義可加模型模擬結(jié)果

環(huán)境因子有效自由度F檢驗(yàn)P海表溫度1．58626．3703．14×10-10???葉綠素a2．5045．9347．43×10-4???經(jīng)度8．3994．9281．09×10-5???緯度1．0000．0020．96

注：***表示差異極顯著(P<0.01).

3 討 論

中東大西洋聯(lián)合國糧食與農(nóng)業(yè)組織34漁區(qū)地理位置獨(dú)特，南連熱帶赤道海洋,北接寒冷帶海域。南部有向北運(yùn)動的幾內(nèi)亞灣表面溫暖洋流，北部有南移并上升的北大西洋加那利寒冷帶深層洋流,冷暖洋流正好在此水域交匯, 形成顯著的涌升流，形成了世界著名的漁場[25-26]。已有研究表明，洋流、水團(tuán)與鮐魚漁場關(guān)系密切，楊紅等[27]認(rèn)為東海夏季沿岸水團(tuán)與外海水團(tuán)分布特征及勢力的強(qiáng)弱對鮐魚漁場分布特征有重要影響，苗振清等[28]認(rèn)為臺灣暖流水舌鋒進(jìn)退對東海鮐魚中心漁場變動具有重要影響且中心漁場通常隨臺灣暖流水舌鋒的進(jìn)退而移動。李綱等[7]通過分析鮐魚作業(yè)海域的海表高度分析得到, 鮐魚中心漁場通常位于海表高度極大值和極小值交匯的海域，即出現(xiàn)在冷水團(tuán)和暖水團(tuán)交匯區(qū)。聯(lián)合國糧食與農(nóng)業(yè)組織34漁區(qū)3.11和1.32小區(qū)鮐魚中心漁場的分布具有明顯的月變化，中心漁場基本呈現(xiàn)先往南推移，且在4月份到達(dá)最南端，后由南往北推移趨勢，且中心漁場在緯度方向的位移明顯大于經(jīng)度方向的位移，這可能主要是由幾內(nèi)亞灣暖流、加那利寒流不同月份的強(qiáng)弱變化造成的。4月份之前，在偏北風(fēng)影響下，北大西洋加那利寒冷帶深層洋流較為強(qiáng)盛并南下[9,25]，因此，此時鮐魚漁場逐漸由北往南推移； 4月份之后，在向北移動的東北信風(fēng)帶等的驅(qū)動下，北大西洋加那利寒冷帶深層洋流減弱，幾內(nèi)亞灣表面溫暖洋流強(qiáng)盛，此時大陸架上盛行向北的海流[9,25]，因此此時鮐魚漁場逐漸由南往北推移。研究表明夏季東海海表溫度、葉綠素a含量與鮐魚產(chǎn)量關(guān)系密切，崔科等[5]研究認(rèn)為東黃海鮐魚資源4—5月產(chǎn)卵期的海表溫度與當(dāng)年南部作業(yè)漁場的單位捕撈努力量漁獲量存在著顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系，這些都與本研究結(jié)果海表溫度和葉綠素a含量在鮐魚單位捕撈努力量漁獲量上的回歸均極顯著(P<0.01)相一致。

對于漁場的研究，了解潛在的漁場位置與環(huán)境變量的相互關(guān)系是研究的重要內(nèi)容，通過同步分析海表溫度與葉綠素a含量等物理化學(xué)因子能使我們更好地了解生物和海洋環(huán)境之間的關(guān)系[29]。本研究中，海表溫度、葉綠素a含量和經(jīng)度在鮐魚單位捕撈努力量漁獲量上的回歸均極顯著，且其明顯高于該海域中上層魚類單位捕撈努力量漁獲量上的回歸顯著性水平[10]，這可能主要與多魚種對環(huán)境因子等的適應(yīng)范圍較單魚種較廣有關(guān)。本研究應(yīng)用廣義可加模型得出研究海域鮐魚漁場的最適海表溫度為19～22 ℃，最適葉綠素a含量為4.481～7.388 mg/m3，此海表溫度和葉綠素a含量范圍可以作為預(yù)報該海域潛在漁場的指標(biāo)之一。已有研究指出，僅從葉綠素a含量和海表溫度影像協(xié)同預(yù)報潛在漁場位置的方法由于無法全面反映中尺度渦、海洋鋒、水團(tuán)等因素而顯得仍有不足，因此在研究中要注意中尺度渦和海洋鋒等現(xiàn)象對漁場的影響[6]。另外，崔科等[5]研究認(rèn)為東黃海鮐魚資源每年3—4月Elnio3.4A指標(biāo)與次年南部作業(yè)漁場單位捕撈努力量漁獲量之間存在著顯著的正相關(guān)關(guān)系,已有研究表明鮐魚的資源變動受厄爾尼諾、南方濤動等大氣候事件的影響明顯[30-31]。本研究由于受所研究時間尺度等的影響，未能對重大的氣候現(xiàn)象對鮐魚中心漁場的影響進(jìn)行深入研究，這也是今后中東大西洋中部該海域漁場研究的重要方向。因此，在研究漁場時，不僅需要研究各種物理化學(xué)因素，對于洋流以及各種大氣候事件的影響也不容忽視。

綜上所述，佛得角海岸聯(lián)合國糧食與農(nóng)業(yè)組織34漁區(qū)3.11小區(qū)鮐魚中心漁場的時空變化與幾內(nèi)亞灣暖流、加那利寒流等洋流不同月份的強(qiáng)弱變化關(guān)系密切。因此，在研究該海域鮐魚中心漁場的時空變化時，一定要結(jié)合海表溫度、葉綠素a含量等環(huán)境指標(biāo)，加強(qiáng)加那利寒冷帶深層洋流、幾內(nèi)亞灣表面溫暖洋流等洋流的研究，注意這些洋流的強(qiáng)弱變化對該海域鮐魚中心漁場的影響。

4 結(jié) 論

筆者對中東大西洋中部海域聯(lián)合國糧食與農(nóng)業(yè)組織34漁區(qū)3.11和1.32小區(qū)2012年1—8月鮐魚的漁獲量統(tǒng)計資料與主要環(huán)境因子關(guān)系進(jìn)行的研究, 發(fā)現(xiàn)其中心漁場的分布與海表溫度、葉綠素a含量和經(jīng)度等有一定聯(lián)系, 并通過廣義可加模型模型得出漁場最適海表溫度為19～22 ℃和最適葉綠素a含量為4.481～7.388 mg/m3(此海表溫度和葉綠素a含量可作為預(yù)報鮐魚潛在漁場的指標(biāo)之一), 以及集中的時空范圍, 經(jīng)度集中在西經(jīng)16°30′附近，緯度集中在北緯18°30′位置附近。研究可為國內(nèi)外相關(guān)漁業(yè)生產(chǎn)單位在西非海域的漁業(yè)生產(chǎn)提供漁場變化規(guī)律和漁情信息的參考。

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