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西北印度洋鸢乌贼(Sthenoteuthis oualaniensis)灯光罩网渔业CPUE标准化研究

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海洋与湖沼 2024年第5期55卷 1258-1267页

作者：叶思齐陆化杰张弼强赵懋林倪振宇上海海洋大学海洋生物资源与管理学院上海201306 国家远洋渔业工程技术研究中心上海海洋大学上海201306 农业农村部大洋渔业资源环境科学观测实验站上海海洋大学上海201306

单位捕捞努力量渔获量(CPUE)是渔业资源评估的前提和基础,为了更好地评估西北印度洋鸢乌贼(Sthenoteuthis oualaniensis)资源丰度,掌握鸢乌贼资源分布与时空因子及海洋环境因子之间的关系,利用广义线性模型(GLM)和用广义加性模型(GAM),... 详细信息

单位捕捞努力量渔获量(CPUE)是渔业资源评估的前提和基础,为了更好地评估西北印度洋鸢乌贼(Sthenoteuthis oualaniensis)资源丰度,掌握鸢乌贼资源分布与时空因子及海洋环境因子之间的关系,利用广义线性模型(GLM)和用广义加性模型(GAM),结合时空因子及海洋环境因子对2015~2021年西北印度洋鸢乌贼灯光罩网渔业CPUE进行标准化研究,并评价各因子对CPUE的影响。GLM模型结果显示,6个变量对CPUE影响显著,依次为年份(Year)、月份(Month)、经度(lon)、纬度(lat)、海表面温度(SST)、叶绿素a浓度(chl a);依次加入六个显著变量构建GAM模型,并通过对不同GAM模型的AIC值进行比较,结果显示包含6个变量的GAM模型AIC值最小且模型最优,对CPUE偏差的解释率为37.80%。研究表明,西北印度洋鸢乌贼高CPUE主要出现在9月至翌年3月期间,13°N~20°N、58°E~66°E、SST为26.0~29.0°C、chl a为0.07~0.73 mg/m^(3)的海域内。整体而言,基于GLM模型和GAM模型对西北印度洋鸢乌贼灯光罩网渔业CPUE标准化研究,能够较好地反映鸢乌贼资源的丰度变化情况。

关键词：鸢乌贼西北印度洋灯光罩网渔业 CPUE标准化广义线性模型广义加性模型

基于深度学习的西北印度洋鸢乌贼渔场预报模型构建研究

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基于深度学习的西北印度洋鸢乌贼渔场预报模型构建研究

作者：陈俊霖大连海洋大学

学位级别：硕士

印度洋是个半封闭的大洋,印度洋海域的北边界到24°N,被大陆隔断,因而形成了显著的海陆热力差异,使热带印度洋成为全球典型的季风区。鸢乌贼在西北印度洋分布广泛,且对环境因素比较敏感,因此,渔场分布极易受到海洋环境因子的影响与驱动... 详细信息

印度洋是个半封闭的大洋,印度洋海域的北边界到24°N,被大陆隔断,因而形成了显著的海陆热力差异,使热带印度洋成为全球典型的季风区。鸢乌贼在西北印度洋分布广泛,且对环境因素比较敏感,因此,渔场分布极易受到海洋环境因子的影响与驱动。研究影响鸢乌贼分布的关键因子,对降低鸢乌贼生产成本有重要的现实意义。随着西北印度洋公海鸢乌贼(Symplectoteuthis oualaniensis)捕捞规模日益扩大,生产成本不断提高,企业对于渔场预报产品要求也越来越高。计算机软硬件的发展,特别是人工智能及其相关技术的发展,为渔场预报模型构建带来了新的方法。充分利用新技术构建预报模型,可以为中国远洋企业在西北印度洋公海鸢乌贼捕捞作业提供科学的生产指导,降低寻鱼成本。此次研究使用的数据,时间跨度为2016～2021年的完整捕捞数据,使用了SST(sea surface temperature,海表面温度)、SSH(sea surface high,海表面高度)、SSS(sea surface salt,海表面盐度)、MLT(Mixed layer thickness,混合层厚度)、ZWV(zonal wind speed,纬向风速)与MWV(meridional wind speed,经向风速)数据,为了提高西北印度洋公海鸢乌贼渔场预报模型构建的合理性和预报的准确性,本研究分为三个连续步骤:首先,鸢乌贼时空分布规律研究,使用了产量重心分析、标准差椭圆模型分析和聚类分析,研究时空因素对鸢乌贼名义CPUE变动的影响,探索并找出渔场重心变化规律及其中心渔场的年际与季节性变化特征。研究结果表明:1)2016年～2021年,年间渔场重心整体往东北方向曲线移动,各年的名义CPUE高值区域集中在12°～20°N,58°～68°E;2)名义CPUE和产量最高的时期为10—12月,鸢乌贼分布最广的时期为10月至次年1月,由高纬度向低纬移动的时期为2—5月;3)月间9—12月产量重心分布纬度较高(17°～18°N),1—5月较低(15.5°～16.5°N);4)年际渔场变化方向与生产月份(9月—次年4月)的渔场变化方向均为东北—西南向,与索马里洋流方向一致。其次,为分析西北印度洋鸢乌贼潜在栖息地分布与海洋环境之间的相关性,本研究使用2016年鸢乌贼捕捞数据和1/4°×1/4°与1/12°×1/12°两种经纬度分辨率的遥感数据,构造最大熵模型,并对比了结果。择优分析了1/12°×1/12°分辨率模型(HRM,higher resolution model,较高分辨率模型)的结果。研究结果表明:1)LRM(1/4°×1/4°分辨率的模型,lower resolution model,较低分辨率模型)与HRM两种分辨率的模型,发现二者模拟鸢乌贼分布的范围与某些月份环境因子贡献率差值较大;2)HRM的结果中,发现5月鸢乌贼栖息地分布最广,为54°～68°E,8°～18°N,9月分布区域最为集中,仅为60°～61°E,15°～17°N,其他月份分布在56°～64°E,12°～18°N范围;3)SST为长期关键因子,MLT为周期性的显著关键因子,SSH与SSS为周期性关键因子。最后,总结前两项研究的基础上,进行鸢乌贼渔场预报模型构建,采用三种数据集划分方案,经过Alex Net和VGG11两种深度学习模型对比,择优选择Alex Net模型作为基础模型,对基础模型进行轻量化研究,得到最优模型—Alex Net Mini模型,模型参数数量为Alex Net的三分之一,并通过绘制箱型图,对比了Alex Net与Alex Net Mini在训练中的表现,结果表明为:1)两种模型预测能力相当,且Alex Net Mini训练过程更稳定;2)Alex Net Mini模型dropout值为0与0.2时,结果较好;3)Alex Net Mini方案2和方案3的F1-score结果均值分别为0.7495、0.7486,考虑到数据集大小会影响训练时间,最终选择单个数据集的数据量较小的方案3。研究结论:深度学习的渔场预报模型轻量化研究具有较好应用前景,Alex Net Mini较原模型更稳定,预测结果较好,更适用于西北印度洋鸢乌贼渔场预测。本研究基于对鸢乌贼渔场规律和环境因子的分析,在预报模型构建前,对渔场分布进行了基础研究,可以为模型环境因子选择与数据集划分提供科学依据,可以为模型结果的解释奠定基础。本研究的结果表明,深度学习模型作为人工智能的新兴工具在渔场预报上具有较大潜力,可以深挖深度学习的潜能,提高远洋渔场预报的精度。

关键词：西北印度洋鸢乌贼深度学习渔场预报模型轻量化

西北印度洋卧蚕-1热液喷口偏顶蛤贝壳的超微结构和矿物组成

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光谱学与光谱分析 2023年第11期43卷 3497-3503页

作者：万煌旭刘吉强韩喜球梁金龙周亚东范维佳王叶剑邱中炎孟凡巍自然资源部第二海洋研究所自然资源部海底科学重点实验室浙江杭州310012 成都理工大学地球科学学院四川成都610059 中国矿业大学资源与地球科学学院江苏徐州221116

洋中脊硫化物热液区的贻贝类生物壳体是热液喷口周围生态环境信息的潜在记录者。然而目前对组成其壳体的矿物分布特征、超微结构和成因还缺乏深入的研究。中国科考人员2017年利用载人深潜器首次在西北印度洋卧蚕1号热液区获得了贻贝等... 详细信息

洋中脊硫化物热液区的贻贝类生物壳体是热液喷口周围生态环境信息的潜在记录者。然而目前对组成其壳体的矿物分布特征、超微结构和成因还缺乏深入的研究。中国科考人员2017年利用载人深潜器首次在西北印度洋卧蚕1号热液区获得了贻贝等生物样品,是研究这一科学问题的理想样本。利用扫描电子显微镜、激光拉曼光谱和傅里叶转换红外光谱分析了该热液区印度洋深海偏顶蛤(Bathymodiolus marisindicus)的壳体天然断面形貌与矿物组成。结果表明,印度洋深海偏顶蛤壳体的纵向生长从外到内依次为角质层、方解石棱柱层、过渡层、文石板片层和肌棱柱层。在棱柱层中,呈纤维状的棱柱体c轴截面出现不规则状,方解石棱柱体垂直a轴截面的宽度约为818~960 nm,与文石层呈近45°斜交,且方解石棱柱体出现交错现象;过渡层形状极不规则,延续了棱柱层的生长取向,但整体显示从棱柱状到文石板片状过渡的趋势;文石层总厚度约为205~1260 nm,具有片状结构。在卧蚕-1热液喷口深海偏顶蛤壳体的文石层中,同一区域的文石板片厚度相同,不同区域的板片厚度存在差异。肌棱柱层具有简单的棱柱状超微结构,棱柱层和珍珠层(文石板片层)均覆盖在肌棱柱层上。光谱学分析显示深海偏顶蛤壳体珍珠层和棱柱层矿物分别为结晶度相对略高的无机成因文石和生物成因方解石。该研究分析的深海偏顶蛤壳体形貌、矿物成分及成因,可为研究热液区软体动物壳体形成机制与生物诱导成矿过程提供一定的参考依据。

关键词：贝壳超微结构矿物组成偏顶蛤卧蚕1号热液喷口西北印度洋

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西北印度洋鸢乌贼角质颚微结构及生长特性

水产学报 2023年第9期47卷 52-61页

作者：陆化杰赵懋林武孝慈王洪浩何静茹陈新军上海海洋大学海洋科学学院上海海洋大学自然资源部海洋生态监测与修复技术重点实验室上海海洋大学国家远洋渔业工程技术研究中心上海海洋大学农业农村部大洋渔业资源环境科学观测实验站

角质颚是头足类重要的硬组织之一，经常被用于研究头足类的年龄与生长、种群结构和资源评估等。根据2019年3—5月中国灯光罩网渔船在西北印度洋调查生产期间采集的1 009尾鸢乌贼样本，测量了260对鸢乌贼角质颚外部形态参数，结合日龄，... 详细信息

角质颚是头足类重要的硬组织之一，经常被用于研究头足类的年龄与生长、种群结构和资源评估等。根据2019年3—5月中国灯光罩网渔船在西北印度洋调查生产期间采集的1 009尾鸢乌贼样本，测量了260对鸢乌贼角质颚外部形态参数，结合日龄，对西北印度洋鸢乌贼角质颚的微结构及其外部形态生长特性进行了研究。结果显示，西北印度洋鸢乌贼角质颚上颚喙部截面有明显的生长纹，头盖区的生长纹较为清晰。协方差分析表明，角质颚外形特征参数、相对尺寸与日龄间均不存在性别间显著差异。赤池信息准则(AIC)显示，除上头盖长(UHL)外，所有外形特征参数与日龄的生长关系均以线性函数关系为最适，而UHL与日龄的关系则以对数函数为最适。所有特征参数的相对尺寸均随日龄的增加呈减小趋势，且变化趋势基本相同。6项外形特征参数的绝对生长率和相对生长率整体呈减小趋势，其中，上侧臂长(ULWL)和下翼长(LWL)的绝对生长率在181～210 d处达到峰值，而上脊突长(UCL)、UHL、下侧臂长(LLWL)和下脊突长(LCL)的绝对生长率在211～240 d处达到峰值，所有参数的相对生长率均在181～210 d处达到峰值。本研究为后续利用角质颚研究鸢乌贼的年龄生长、群体划分和生活史等渔业生物学奠定基础，为科学开发该资源提供依据。

关键词：鸢乌贼角质颚微结构生长率西北印度洋

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西北印度洋海域鸢乌贼耳石微结构及生长特性

应用生态学报 2022年第12期33卷 3419-3426页

作者：王洪浩陆化杰何静茹刘凯陈炫妤陈新军上海海洋大学海洋科学学院上海201306 国家远洋渔业工程技术研究中心上海201306 大洋渔业资源可持续开发省部共建教育部重点实验室上海201306 农业农村部大洋渔业开发重点实验室上海201306 农业农村部大洋渔业资源环境科学观测实验站上海201306

耳石是研究头足类年龄与生长、种群结构和生活史的重要硬组织之一。为研究西北印度洋鸢乌贼耳石微结构及生长特性,根据2019年2—5月我国灯光罩网渔船在西北印度洋调查生产期间采集的1009尾鸢乌贼样本,以耳石总长(TSL)、侧区长(LDL)、翼... 详细信息

耳石是研究头足类年龄与生长、种群结构和生活史的重要硬组织之一。为研究西北印度洋鸢乌贼耳石微结构及生长特性,根据2019年2—5月我国灯光罩网渔船在西北印度洋调查生产期间采集的1009尾鸢乌贼样本,以耳石总长(TSL)、侧区长(LDL)、翼区长(WL)和最大宽度(MW)作为耳石的外形生长指标,结合日龄数据,对西北印度洋鸢乌贼耳石微结构及其生长特性进行了研究。结果表明:根据生长纹间宽度,可将耳石微结构分为后核心区、暗区和外围区。协方差分析表明,TSL、LDL、WL和MW与日龄的关系均不存在显著的性别间差异,TSL、WL和MW与日龄的关系最适合用幂函数表示,而LDL与日龄的关系最适合用线性函数表示。总体而言,随着鸢乌贼日龄的增加,TSL、WL、LDL与MW的瞬时相对生长率与绝对生长率基本呈现下降的趋势,140~180 d可能是西北印度洋鸢乌贼性成熟的日龄段。

关键词：鸢乌贼耳石微结构西北印度洋生长特性

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西北印度洋鸢乌贼角质颚外形变化的影响因素

应用生态学报 2021年第5期32卷 1881-1889页

作者：何静茹陆化杰陈炫妤刘凯王洪浩陈新军上海海洋大学海洋科学学院上海201306 青岛海洋科学与技术国家实验室海洋渔业科学与食物产出过程功能实验室山东青岛266071 国家远洋渔业工程技术研究中心上海201306 大洋渔业资源可持续开发省部共建教育部重点实验室上海201306 农业农村部大洋渔业开发重点实验室上海201306 农业农村部大洋渔业资源环境科学观测实验站上海201306

根据2019年冬春季(2—5月)中国灯光罩网渔船在西北印度洋生产调查期间采集的1009尾鸢乌贼样本,分析了其角质颚外部形态变化的影响因素。结果表明:角质颚外形特征参数在不同性别、不同胴长组和不同性腺成熟度间均存在显著差异。胴长组201... 详细信息

根据2019年冬春季(2—5月)中国灯光罩网渔船在西北印度洋生产调查期间采集的1009尾鸢乌贼样本,分析了其角质颚外部形态变化的影响因素。结果表明:角质颚外形特征参数在不同性别、不同胴长组和不同性腺成熟度间均存在显著差异。胴长组201~250 mm以及雌性个体性腺成熟度Ⅱ期和雄性个体性腺成熟度Ⅲ期的各特征参数增幅达到峰值。除上翼长与上脊突长比值(UWL/UCL)和下头盖长与下脊突长比值(LHL/LCL)存在性别间显著差异外,其余特征参数与脊突长的比值均无性别间显著差异,各特征参数与脊突长的比值在不同性腺成熟度、不同胴长组间也无显著差异,比值保持稳定,表明角质颚各区域生长保持一致。研究表明,201~250 mm可能是西北印度洋鸢乌贼角质颚外部形态在胴长上的生长拐点,雌性个体性腺成熟度Ⅱ期和雄性个体性腺成熟度Ⅲ期可能对应角质颚外部形态在性腺成熟度上的生长拐点。

关键词：鸢乌贼角质颚个体生长外部形态西北印度洋

西北印度洋延绳钓大眼金枪鱼渔获率的时间序列小波特征

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中国水产科学 2009年第6期16卷 941-948页

作者：杨晓明周应祺陈新军田思泉朱国平大洋渔业资源可持续开发省部共建教育部重点实验室大洋生物资源开发与利用上海市高校重点实验室上海海洋大学海洋科学学院

基于西北印度洋日本延绳钓金枪鱼1965-2006年间大眼金枪鱼(Thunnus obesus)每月渔获统计资料,本研究运用小波方法对大眼金枪鱼渔获率变化、印度洋涛动指数(IOI)及两者之间的响应关系进行了分析。研究发现,大眼金枪鱼渔获率在时间序列上... 详细信息

基于西北印度洋日本延绳钓金枪鱼1965-2006年间大眼金枪鱼(Thunnus obesus)每月渔获统计资料,本研究运用小波方法对大眼金枪鱼渔获率变化、印度洋涛动指数(IOI)及两者之间的响应关系进行了分析。研究发现,大眼金枪鱼渔获率在时间序列上存在48～60个月的小波振荡,IOI振荡周期主要为36月和60月,2种尺度振幅具有跷跷板效应。小波交叉分析结果表明,1994年前在36月和60月的时间尺度上大眼金枪鱼渔获率与IOI之间的响应关系是明显的,之后这种关系并不显著。在典型的小波振荡周期为4年的尺度上,IOI和大眼金枪鱼渔获率的振荡间隔在1～3年之间变化,平均为1.5年左右。IOI振荡周期在3～6年间变化,时快时慢,而大眼金枪鱼渔获率信号振荡较平稳。由于捕捞因素影响,近年来渔获率的振荡幅度不断减弱。研究认为可排除由于较大的捕捞努力量和渔业资源量时空变动导致的捕获率信号变异,从捕捞因素和环境因素上讨论了捕获率信号小波特征及其与环境变动的响应关系。

关键词：大眼金枪鱼渔获率时间序列分析小波分析西北印度洋

西北印度洋公海渔场鸢乌贼的时空分布变化规律

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水产学报 2023年

作者：陈俊霖赵国庆张胜茂崔雪森唐峰华陈峰韩海斌大连海洋大学航海与船舶工程学院中国水产科学研究院东海水产研究所农业农村部东海渔业资源开发利用重点实验室上海海洋大学海洋科学学院浙江省海洋水产研究所

为掌握鸢乌贼渔场在西北印度洋公海资源的时空分布特征，尤其是高产中心渔场的变动情况，并为后期开展渔情预报、渔场预测等奠定基础。本研究根据2016—2021年西北印度洋灯光围网捕捞生产统计数据，结合鸢乌贼产量和名义单位捕捞努力量... 详细信息

为掌握鸢乌贼渔场在西北印度洋公海资源的时空分布特征，尤其是高产中心渔场的变动情况，并为后期开展渔情预报、渔场预测等奠定基础。本研究根据2016—2021年西北印度洋灯光围网捕捞生产统计数据，结合鸢乌贼产量和名义单位捕捞努力量渔获量(名义CPUE)进行年际变化及季节性波动统计分析，通过产量重心分析、标准差椭圆模型分析和聚类分析，研究时空因素对鸢乌贼名义CPUE变动的影响，探索并找出渔场重心变化规律及其中心渔场的年际与季节性变化特征。结果显示，产量与渔船数量上升趋势一致，但渔船数量过多会导致名义CPUE下降；2016—2021年，年间渔场重心整体往东北方向曲线移动，各年的名义CPUE高值区域集中在12°～20°N，58°～68°E；名义CPUE和产量最高的时期为10—12月，鸢乌贼分布最广的时期为10月至次年1月，由高纬度向低纬移动的时期为2—5月；月间9—12月产量重心分布纬度较高(17°～18°N)，1—5月较低(15.5°～16.5°N)；年际渔场变化方向与生产月份(9月—次年4月)的渔场变化方向均为东北—西南向，与索马里洋流方向一致。研究表明，当渔船过多时名义CPUE会下降，应对渔船数量进行合理管控，此外，还应注意鸢乌贼渔场年间、月间变化规律，将其合理运用于捕捞活动。本次研究更好地揭示了西北印度洋鸢乌贼渔业资源与中心渔场分布的时空变化规律，为其渔业可持续利用提供依据。

关键词：鸢乌贼时空分布标准差椭圆分析产量重心分析聚类分析西北印度洋

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西北印度洋鸢乌贼内壳形态特性研究

应用海洋学学报 2023年第4期42卷 623-632页

作者：陈静陆化杰王芮欧玉哲陈新军上海海洋大学海洋科学学院上海201306 自然资源部海洋生态监测与修复技术重点实验室上海201306 国家远洋渔业工程技术研究中心上海海洋大学上海201306 农业农村部大洋渔业资源环境科学观测实验站上海海洋大学上海201306

为探究西北印度洋鸢乌贼(Sthenoteuthis oualaniensis)内壳的形态特性,利用2019年9—11月中国灯光罩网作业在西北印度洋海域采集的594尾鸢乌贼样本,通过内壳结构研究生长特性及不同性别间生长差异。主成分分析表明,内壳长(gladius lengt... 详细信息

为探究西北印度洋鸢乌贼(Sthenoteuthis oualaniensis)内壳的形态特性,利用2019年9—11月中国灯光罩网作业在西北印度洋海域采集的594尾鸢乌贼样本,通过内壳结构研究生长特性及不同性别间生长差异。主成分分析表明,内壳长(gladius length,GL)、翼长(vanes length,VL)、尾锥长(cones length,CL)、尾锥宽(greatest width of cones,GWC)和叶轴最大宽度(greatest width of proostracum,GWP)可作为描述西北印度洋鸢乌贼内壳外形变化的特征参数。协方差分析表明,除VL外所有特征参数与胴长(mantel length,ML)的生长关系均存在性别间显著性差异;所有特征参数与体重(body weight,BW)的生长关系也均存在性别间显著性差异。根据方程拟合与AIC(Akaike s Information Criterion)比较,内壳的参数与胴长和体重均具有显著相关性,可以用线性函数、幂函数、对数函数等表示。由于内壳参数测量相对于胴长测量误差小更准确,因此内壳参数可用于鸢乌贼生物学特性的研究。对比不同头足类内壳结构与胴体的函数关系的差异,可用内壳参数作为种群划分的参考,也为利用内壳结构研究鸢乌贼渔业生物学及资源评估提供了参考依据。

关键词：海洋生物学鸢乌贼内壳生长参数西北印度洋