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柔鱼和秋刀鱼为西北太平洋主要经济捕捞种类，资源动态和渔场分布极易受到栖息地海洋环境条件影响。亲潮、黑潮及黑潮延伸体在西北太平洋交汇，在海洋环流的影响下形成柔鱼和秋刀鱼渔场，深入了解柔鱼和秋刀鱼对锋面、涡旋等海洋动力环境响应机制，有助于为这两种渔业的可持续开发和管理提供参考。本研究根据2009-2016年中国大陆在西北太平洋公海的柔鱼和秋刀鱼生产统计数据，结合海洋环境遥感数据和气候指数，系统分析柔鱼和秋刀鱼资源丰度、渔场分布与温度锋、涡动能等动力环境要素的关系，通过建立距离因子来定量分析渔场与温度锋、黑潮延伸体涡动能的关联程度，通过比较大尺度气候指数和中小尺度动力要素进行年际年间变化分析，探讨渔场分布对锋面和环流响应本质，并将量化的距离因子结合海洋环境因子进行渔场栖息地预测，提高了渔场预测的时空分辨率。主要研究结果如下：
1、对海表温度SST、温度梯度SSTG、温度锋的响应分析。单位捕捞努力量渔获量CPUE受到SST和SSTG的影响显著（P＜0.01）。柔鱼：SST的有效影响范围为8~24℃，最适宜SST范围为16-19℃；SSTG有效影响范围为0~0.2℃/km，最适宜SSTG范围为0.01-0.05℃/km。秋刀鱼：SST的有效影响范围为10~22℃，最适宜范围为12.5-15℃；SSTG的有效影响范围为0~0.15℃/km，最适宜范围为0.02-0.06℃/km。
通过柔鱼和秋刀鱼的作业位置与温度锋的最短距离DIST以及作业位置周围的温度锋强度分析得出：（1）CPUE受到DIST和温度锋强度的影响显著（P＜0.01），作业点与温度锋的距离均在0-200km范围内。秋刀鱼的DIST在0-100km影响显著，随DIST增加，CPUE下降，秋季80%以上作业点集中在0-25km范围内，60%以上集中在0-5km范围内；柔鱼的DIST在0-180km影响显著，随DIST增加，CPUE下降，盛渔期70%以上作业点集中在0-25km范围内，50%以上集中在0-5km范围内。（2）作业点半径25km和100km范围内的温度锋强度比温度锋面积与CPUE相关性高，半径范围越小，相关性越高，在25km范围内，温度锋强度在0~60℃/km（秋刀鱼）、0~50℃/km（柔鱼）与CPUE呈显著线性正相关。总体而言，作业位置集中在锋面强度高的区域，作业点距离温度锋面越近，CPUE值越高。
2、对涡动能EKE的响应分析。计算作业位置的涡动能，分析CPUE与EKE的相关变化得出：（1）在2010-2016年变化过程中，年均CPUE和年均EKE的变化趋势，柔鱼呈正相关，秋刀鱼呈负相关；月均CPUE和月均EKE的季节变化趋势，柔鱼呈负相关，秋刀鱼呈正相关。（2）利用样条平滑方法分析，柔鱼和秋刀鱼受EKE的影响显著（P＜0.001），柔鱼CPUE随EKE增加而减少，最佳EKE范围为25-150cm2s-2；秋刀鱼随EKE增加而增加，最佳EKE范围为0-100cm2s-2。
计算黑潮及黑潮延伸体涡动能强度得出：（1）在年际变化过程中，黑潮延伸体EKE越高的年份，柔鱼和秋刀鱼的年均CPUE越低。（2）在年间变化过程中，柔鱼响应黑潮EKE变化，黑潮月均EKE越高，月均CPUE越高；柔鱼对黑潮延伸体EKE的响应总体呈负相关，当黑潮延伸体的子区域出现峰值的月份，则CPUE值越低。秋刀鱼响应黑潮延伸体EKE变化，黑潮延伸体月均EKE越高，秋刀鱼月均CPUE越低；秋刀鱼月均CPUE对黑潮EKE变化响应低，存在一个月的滞后正相关。（3）计算黑潮延伸体EKE值大于0.3m2s-2的数据点进行线性回归拟合，求出一条直线代表该区域的涡动能位置，求出作业点到该直线的垂直距离（DISTA），其对CPUE的影响极为显著（P＜0.01）。在盛渔期期间，对柔鱼的有效影响距离范围为550-1100km，CPUE随DISTA增加而增大，最适宜距离范围为850-950km；对秋刀鱼的有效影响距离范围为600-1200km，CPUE随DISTA增加而减少，最适宜的距离范围为900-1100km。（4）黑潮延伸体涡动能自西向东移动的过程中不断减弱，对渔场重心分布产生显著影响。EKE重心向西和向南移动，秋刀鱼经纬度重心与EKE重心移动变化正相关；柔鱼重心经度方向为向东移动，延伸体EKE向东减弱的速率越快，则渔场重心偏东，纬度方向上，在EKE影响距离范围内，纬度重心与EKE最活跃的子区域相关，该子区域EKE越高，纬度重心偏北。
3、黑潮延伸体涡动能和西北太平洋渔场温度锋面相互作用及响应大尺度气候条件调控下的时空变化分析。在大尺度气候PDO和ENSO调控下，对黑潮涡动能（EKE_B）、黑潮延伸体涡动能（EKE_A）、西北太平洋渔场温度锋强度（SUM）进行分析得出：（1）在2009-2016年的年际变化中，PDO对海洋环境影响起决定作用，PDO与EKE_A、SUM显著相关，PDO暖期，EKE_A低，SUM高，年均CPUE高，PDO冷期，与之相反。（2）ENSO与EKE_B显著相关，厄尔尼诺年，EKE_B高，黑潮容易发生大弯曲。（3）EKE_A与SUM的年际变化呈显著负相关，EKE_B与SUM无显著相关。（4）在年间季节变化过程中，月均EKE_A与SUM变化呈显著负相关，在渔汛期间7-11月，EKE_A不断减弱，SUM逐渐增强。月均EKE_B与SUM存在一个月的滞后负相关。海表温度锋的强度变化与黑潮延伸体急流的强度变化互相关联，影响着西北太平洋渔场的空间分布变化。
4、通过作业渔场局部海域的温度、海流和涡动能分析发现：鱼群集聚的海域通常海水混合强烈生产力高，温度适宜，涡动能值低。在海水混合区域流速一般较大，因此当流速在一定阈值内，鱼群选择水平流速或者垂直流速最低处。柔鱼响应涡旋锋，以及相关的海流、涡旋、海面高度等环境要素，秋刀鱼则更响应温度锋，以及相关的温度、温度梯度等环境要素。
5、海洋动力环境因子在渔场预测中的应用。利用海表温度梯度（SSTG）、海表温度锋强度（SUM25）、作业点到最近锋面的垂直距离（DIST）作为温度锋面的指示因子，作业点到黑潮延伸体的垂直距离（DISTA）作为黑潮延伸体涡动能强度的指示因子，结合叶绿素浓度（Chla）、海面高度异常（SLA）、涡动能（EKE）、混合层深度（MLD）和海表温度（SST）建立基于提升回归树（BRT）权重分析的栖息地HSI模型，得到以下：（1）权重分析后，采用对适应性指数（SI）贡献率排在前六位的环境因子建立SI，柔鱼为Chla（28.35%）、DISTA（27.19%）、SST（13.12%）、SLA（12.83%）、MLD（9.47%）、EKE（9.04%），秋刀鱼为Chla（20.38%）、DISTA（18.25%）、SST（17.53%）、MLD（15.76%）、SUM25（15.52%）、SSTG（12.56%）。可以看出，表征饵料丰度和适宜温度的Chla和SST的权重分别为第一和第三位，权重分析结果符合实际。定量化的DISTA权重在第二位，可以作为良好的建模环境因子。柔鱼的EKE、SLA权重高，响应涡旋和海面高度，秋刀鱼的SSTG、SUM25权重高，响应温度锋和温度梯度。（2）利用HSI模型进行渔场预测得出：柔鱼CPUE在HSI为0.2-0.8范围，呈线性上升趋势（R2=0.67），在0.5-0.8范围内的作业次数频率为74.3%；秋刀鱼在HSI为0.2-0.8范围，呈线性上升趋势（R2=0.9），在0.5-0.9范围内的作业次数频率为84.6%。作业位置、高CPUE与高HSI指数相匹配，栖息地海域的预测结果良好。（3）渔场预测的时空分布变化中，高HSI范围集中，渔场适宜栖息地面积较小。柔鱼在8月的适宜栖息地分布在42°-44°N之间，形成一个纬度带，纬度变化为2°内；秋刀鱼在10月的适宜栖息地分布在41°-44°N之间，在逐天的变化中，高值HSI区块在1°范围内移动。预测的渔场范围集中，很大程度上减少了寻找高产渔场的时间，节省了生产成本，表明利用定量的距离因子提高了渔场预测的时空分辨率。
1、对海表温度SST、温度梯度SSTG、温度锋的响应分析。单位捕捞努力量渔获量CPUE受到SST和SSTG的影响显著（P＜0.01）。柔鱼：SST的有效影响范围为8~24℃，最适宜SST范围为16-19℃；SSTG有效影响范围为0~0.2℃/km，最适宜SSTG范围为0.01-0.05℃/km。秋刀鱼：SST的有效影响范围为10~22℃，最适宜范围为12.5-15℃；SSTG的有效影响范围为0~0.15℃/km，最适宜范围为0.02-0.06℃/km。
通过柔鱼和秋刀鱼的作业位置与温度锋的最短距离DIST以及作业位置周围的温度锋强度分析得出：（1）CPUE受到DIST和温度锋强度的影响显著（P＜0.01），作业点与温度锋的距离均在0-200km范围内。秋刀鱼的DIST在0-100km影响显著，随DIST增加，CPUE下降，秋季80%以上作业点集中在0-25km范围内，60%以上集中在0-5km范围内；柔鱼的DIST在0-180km影响显著，随DIST增加，CPUE下降，盛渔期70%以上作业点集中在0-25km范围内，50%以上集中在0-5km范围内。（2）作业点半径25km和100km范围内的温度锋强度比温度锋面积与CPUE相关性高，半径范围越小，相关性越高，在25km范围内，温度锋强度在0~60℃/km（秋刀鱼）、0~50℃/km（柔鱼）与CPUE呈显著线性正相关。总体而言，作业位置集中在锋面强度高的区域，作业点距离温度锋面越近，CPUE值越高。
2、对涡动能EKE的响应分析。计算作业位置的涡动能，分析CPUE与EKE的相关变化得出：（1）在2010-2016年变化过程中，年均CPUE和年均EKE的变化趋势，柔鱼呈正相关，秋刀鱼呈负相关；月均CPUE和月均EKE的季节变化趋势，柔鱼呈负相关，秋刀鱼呈正相关。（2）利用样条平滑方法分析，柔鱼和秋刀鱼受EKE的影响显著（P＜0.001），柔鱼CPUE随EKE增加而减少，最佳EKE范围为25-150cm2s-2；秋刀鱼随EKE增加而增加，最佳EKE范围为0-100cm2s-2。
计算黑潮及黑潮延伸体涡动能强度得出：（1）在年际变化过程中，黑潮延伸体EKE越高的年份，柔鱼和秋刀鱼的年均CPUE越低。（2）在年间变化过程中，柔鱼响应黑潮EKE变化，黑潮月均EKE越高，月均CPUE越高；柔鱼对黑潮延伸体EKE的响应总体呈负相关，当黑潮延伸体的子区域出现峰值的月份，则CPUE值越低。秋刀鱼响应黑潮延伸体EKE变化，黑潮延伸体月均EKE越高，秋刀鱼月均CPUE越低；秋刀鱼月均CPUE对黑潮EKE变化响应低，存在一个月的滞后正相关。（3）计算黑潮延伸体EKE值大于0.3m2s-2的数据点进行线性回归拟合，求出一条直线代表该区域的涡动能位置，求出作业点到该直线的垂直距离（DISTA），其对CPUE的影响极为显著（P＜0.01）。在盛渔期期间，对柔鱼的有效影响距离范围为550-1100km，CPUE随DISTA增加而增大，最适宜距离范围为850-950km；对秋刀鱼的有效影响距离范围为600-1200km，CPUE随DISTA增加而减少，最适宜的距离范围为900-1100km。（4）黑潮延伸体涡动能自西向东移动的过程中不断减弱，对渔场重心分布产生显著影响。EKE重心向西和向南移动，秋刀鱼经纬度重心与EKE重心移动变化正相关；柔鱼重心经度方向为向东移动，延伸体EKE向东减弱的速率越快，则渔场重心偏东，纬度方向上，在EKE影响距离范围内，纬度重心与EKE最活跃的子区域相关，该子区域EKE越高，纬度重心偏北。
3、黑潮延伸体涡动能和西北太平洋渔场温度锋面相互作用及响应大尺度气候条件调控下的时空变化分析。在大尺度气候PDO和ENSO调控下，对黑潮涡动能（EKE_B）、黑潮延伸体涡动能（EKE_A）、西北太平洋渔场温度锋强度（SUM）进行分析得出：（1）在2009-2016年的年际变化中，PDO对海洋环境影响起决定作用，PDO与EKE_A、SUM显著相关，PDO暖期，EKE_A低，SUM高，年均CPUE高，PDO冷期，与之相反。（2）ENSO与EKE_B显著相关，厄尔尼诺年，EKE_B高，黑潮容易发生大弯曲。（3）EKE_A与SUM的年际变化呈显著负相关，EKE_B与SUM无显著相关。（4）在年间季节变化过程中，月均EKE_A与SUM变化呈显著负相关，在渔汛期间7-11月，EKE_A不断减弱，SUM逐渐增强。月均EKE_B与SUM存在一个月的滞后负相关。海表温度锋的强度变化与黑潮延伸体急流的强度变化互相关联，影响着西北太平洋渔场的空间分布变化。
4、通过作业渔场局部海域的温度、海流和涡动能分析发现：鱼群集聚的海域通常海水混合强烈生产力高，温度适宜，涡动能值低。在海水混合区域流速一般较大，因此当流速在一定阈值内，鱼群选择水平流速或者垂直流速最低处。柔鱼响应涡旋锋，以及相关的海流、涡旋、海面高度等环境要素，秋刀鱼则更响应温度锋，以及相关的温度、温度梯度等环境要素。
5、海洋动力环境因子在渔场预测中的应用。利用海表温度梯度（SSTG）、海表温度锋强度（SUM25）、作业点到最近锋面的垂直距离（DIST）作为温度锋面的指示因子，作业点到黑潮延伸体的垂直距离（DISTA）作为黑潮延伸体涡动能强度的指示因子，结合叶绿素浓度（Chla）、海面高度异常（SLA）、涡动能（EKE）、混合层深度（MLD）和海表温度（SST）建立基于提升回归树（BRT）权重分析的栖息地HSI模型，得到以下：（1）权重分析后，采用对适应性指数（SI）贡献率排在前六位的环境因子建立SI，柔鱼为Chla（28.35%）、DISTA（27.19%）、SST（13.12%）、SLA（12.83%）、MLD（9.47%）、EKE（9.04%），秋刀鱼为Chla（20.38%）、DISTA（18.25%）、SST（17.53%）、MLD（15.76%）、SUM25（15.52%）、SSTG（12.56%）。可以看出，表征饵料丰度和适宜温度的Chla和SST的权重分别为第一和第三位，权重分析结果符合实际。定量化的DISTA权重在第二位，可以作为良好的建模环境因子。柔鱼的EKE、SLA权重高，响应涡旋和海面高度，秋刀鱼的SSTG、SUM25权重高，响应温度锋和温度梯度。（2）利用HSI模型进行渔场预测得出：柔鱼CPUE在HSI为0.2-0.8范围，呈线性上升趋势（R2=0.67），在0.5-0.8范围内的作业次数频率为74.3%；秋刀鱼在HSI为0.2-0.8范围，呈线性上升趋势（R2=0.9），在0.5-0.9范围内的作业次数频率为84.6%。作业位置、高CPUE与高HSI指数相匹配，栖息地海域的预测结果良好。（3）渔场预测的时空分布变化中，高HSI范围集中，渔场适宜栖息地面积较小。柔鱼在8月的适宜栖息地分布在42°-44°N之间，形成一个纬度带，纬度变化为2°内；秋刀鱼在10月的适宜栖息地分布在41°-44°N之间，在逐天的变化中，高值HSI区块在1°范围内移动。预测的渔场范围集中，很大程度上减少了寻找高产渔场的时间，节省了生产成本，表明利用定量的距离因子提高了渔场预测的时空分辨率。