中西太平洋鲣分布对气候事件中环境因子的响应

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鲣(Katsuwonus pelamis)是一种高度洄游的中上层鱼类,是中西太平洋海域金枪鱼围网渔业的主要捕捞对象之一。气候和海洋环境因子变化对其分布有显著影响,对海洋渔业的可持续管理提出了巨大的挑战。近年来,异常气候变化,厄尔尼诺和拉尼娜现象深刻地影响着渔场的分布。与此同时,国际鱼价市场表现也并不乐观,入渔成本不断攀升,海域管理政策日益严格。通过分析不同气候事件下海洋环境的变化对栖息地分布的影响,探索鲣的最适栖息地,可以有效降低捕捞成本,提高捕捞效率。因此,研究厄尔尼诺和拉尼娜事件在气候变化中的频率或特征变化、海洋环境与渔场分布的相互关系,对掌握鲣渔业资源的分布特征具有广泛的科学和社会经济价值。根据2009—2019年中国大陆所有渔船在中西太平洋海域(140°E—160°W,15°N—15°S)的鲣围网渔捞日志数据,结合海表面温度(sea surface temperature,SST)、50米水深温度(temperature of subsurface at 50m depths,T50)、海平面异常(sea level anomaly,SLA)、净初级生产力(net primary productivity,NPP)、海表盐度(sea surface salinity,SSS)、东西向的海流速度(u-component of current,UCC)以及南北向的海流速度(v-component of current,VCC)、混合层深度(mixed layer depth,MLD)等环境数据,构建最大熵模型(Maximum Entropy Model,Max Ent),分别在不同时间尺度上对厄尔尼诺事件(El Ni(?)o)、拉尼娜事件(La Ni(?)a)和正常年份进行建模。同时,根据已建立的模型,模拟出2017年末拉尼娜事件和2018年末的厄尔尼诺事件鲣渔场的栖息地分布,叠加真实的渔业作业数据进行验证。探讨不同类型厄尔尼诺事件对渔场空间分布及环境因子响应特征,结果表明:(1)受试者工作特征曲线(ROC)获得的各月AUC均值达0.9以上,利用Max Ent模型能够较好预测渔场分布;50米水深温度(T50)、海表面盐度(SSS)、海表面温度(SST)是影响鲣分布的关键因子,南北向的海流速度(VCC)、混合层深度(MLD)、净初级生产力(NPP)、东西向的海流速度(UCC)对鲣的分布影响较小。在中等强度中部型厄尔尼诺事件(2009/2010)中,SSS贡献率最高;而在超强东部型(2015/2016)和弱中部型事件(2018/2019)中,T50贡献率最高。在中等强度中部型厄尔尼诺事件中,SSS、T50、SLA、SST是影响鲣分布的主要环境因子,其累计贡献率达63.59%。超强东部型事件T50、SST、SLA、SSS是影响鲣分布的主要环境因子,累计贡献率达83.38%,弱中部型事件T50、SST、SSS是影响鲣分布的主要环境因子,累计贡献率达74.69%,表明厄尔尼诺不同事件表层水温和次表层水温对鲣分布影响不同。(2)本研究采用最大熵模型进行单因子建模的方法,绘制关键环境因子与鲣渔场分布概率的响应曲线图,选择分布概率大于0.5提取对应环境因子的最适区间。鲣渔场在不同厄尔尼诺事件中对环境因子响应总体相似,其中T50最适区间为29.3~30.5℃,SST最适区间为29.3~31.2℃;中等强度中部型事件(2009/2010)中SSS最适区间为33.9~34.5g/m~3,在超强东部型事件(2015/2016)和弱中部型事件(2018/2019)中,其最适区间为34.3~35.2g/m~3。(3)中等强度中部型(2009/2010)厄尔尼诺事件中鲣渔场主要分布在赤道太平洋160°E附近,超强东部型事件(2015/2016)和弱中部型厄尔尼诺事件(2018/2019)中鲣渔场主要分布在赤道太平洋170°E附近;鲣渔场重心经度方向上集中分布于160°E—175°W的海域,纬度方向上分布于1°N—6°S的海域,不同尼诺事件下,适宜栖息地面积比分别为:中等中部型事件24%,超强东部型事件28%,弱中部型事件29%。探讨厄尔尼诺、拉尼娜事件和正常年份气候变化对鲣渔场分布及位移的变化,结果表明:三个类型事件中,SST在所有环境因子中影响程度占据首位,贡献率和置换重要性均在50%左右。SSS、NPP、MLD的贡献率和置换重要性次之。正常年份鲣渔场主要分布在赤道太平洋160°E—170°E海域,厄尔尼诺事件中鲣渔场东移,主要分布在150°E—175E°的海域,拉尼娜事件中鲣渔场西移,主要分布在赤道太平洋145°E—160°E的海域。
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