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随着中国近海渔业资源的枯竭,南极海域生物资源展现出巨大的潜力,尤其南极磷虾作为南大洋生态系统中能量流动关键环节,其商业价值与潜力受到多国关注,由于其环境复杂,渔场海况条件变动机制不明,使得南极磷虾渔业成为当前南极渔业的一大研究热点。目前国内外多采用卫星遥感技术研究南极磷虾时空分布及其与环境因子的关系,这对于南极磷虾渔业资源开发利用具有重要的意义,但关于南极磷虾中心渔场长时间序列时空变动及多参数判别方法的建立,至今极少见研究报道。本研究以磷虾主捕区——FAO 48渔区为研究区域,结合2010—2018年9年渔捞日志统计数据以及海洋环境遥感数据,采用数理统计及地理信息软件分析南极磷虾渔场时空分布与环境特征,并结合广义可加模型(Generalized additive model,GAM)分析南极磷虾单位捕捞努力量渔获量(Catch per unit of effort,CPUE)与相关环境因子的关联度。尝试构建南极磷虾中心渔场多参数识别方法,筛选适宜连续捕捞的渔场位置和判定年、月、周3种级别的稳定渔场。根据GAM模型分析结果筛选与南极磷虾相关性较高的三个环境因子(海洋表面温度、叶绿素浓度、海冰密集度),来确定稳定渔场的适宜环境指标,为未来探索南极磷虾渔场变动规律奠定基础。主要研究结果如下:(1)从年变化来看,南极磷虾渔场平均CPUE呈现逐年上升的趋势,作业次数比例也逐步上升;从月变化来看,南极磷虾平均CPUE呈现明显的月变化特征,12月至次年5月较高,且4月达到最高值,6—10月低,且10月为最低值;从周变化来看,南极磷虾平均CPUE先升后降,在第14周(4月第1周)达到最高值,在第49周(12月第1周)达到最低值。从渔场重心变化来看,磷虾渔场重心主要分布在34°W～54°W,52°S～64°S海域范围内,在第1—24周(1月第1周—6月第2周)左右分布在南设得兰群岛及南奥克尼群岛附近海域(46°W～64°W,60°S～64°S),之后第25—35周(6月第3周—8月第4周)左右逐渐向东北方向的南乔治亚群岛附近海域(35°W～37°W,53°S～55°S)迁移,第36周(9月第1周)左右之后,则向西南方向的南设得兰群岛附近海域(54°W～64°W,60°S～66°S)。(2)根据48渔区磷虾CPUE与环境因子匹配图可以看出:南极磷虾渔场海表温范围为-1.8～3.0℃,CPUE高值区海表温范围为-1.7～2.3℃,南极磷虾作业点的海表温频次最高值出现在-1～0.5℃范围内,此时平均CPUE相对较高;叶绿素浓度范围为0.03～3.3 mg/m~3,CPUE高值区叶绿素浓度范围为0.04～0.67 mg/m~3,叶绿素浓度值频次最高值出现在0.1～0.2 mg/m~3范围内,此时平均CPUE处于最高值;海冰密集度范围为0～84%,CPUE高值区海冰密集度范围为0～63%,但90%的磷虾作业区位于0～10%的海冰密集度海域。(3)GAM模型模拟结果显示:各因子对CPUE时空分布的影响程度由大到小依次为周次(5.94%)、纬度(5.62%)、海冰密集度(5.47%)、月份(4.64%)、海表温(4.07%)、经度(3.85%)、叶绿素(1.7%)、年(1.44%)、海流(0.16%),所有因子总解释偏差率为32.89%,根据F检验可知年份、周次、海表温与CPUE呈显著相关(P<0.05)。具体来说:捕捞作业最适周次为第10周至22周(即3—5月);作业经纬度最适范围分别为:61.5°S～63.5°S、56°W～62°W;磷虾渔场的SST最适范围为-0.5～1℃;最适叶绿素浓度范围为0.15～0.25 mg/m3;最适海冰密集度范围为0～1%,渔场最适海流流速在0～0.2m/s范围。对显著相关因子(年份、周次、海表温)进行二次GAM模型分析得出:三者置信区间明显降低,适宜捕捞范围更加精细,随着年份增长,拟合程度越来越高,CPUE也呈现增长趋势;随着周次变化,CPUE先升后降,在约5—15周左右拟合程度较高;随着海表温SST的变化,约-1～-0.5℃和0.5～1℃处CPUE呈现上升趋势且拟合程度较高。(4)筛选连续3天中每小时的磷虾CPUE≥20t,且空间距离较近,处于0.5°×0.5°空间范围内,则该渔场为适宜连续捕捞渔场,并定义为中心渔场,从适宜连续捕捞渔场中再次筛选年级稳定渔场、月级稳定渔场、周级稳定渔场3种级别稳定渔场,年级稳定渔场定义为:连续3年及以上一定海域范围;月级稳定渔场定义为:连续3月及以上一定海域范围;周级稳定渔场定义为:连续3周及以上一定海域范围。南极磷虾主要作业海域位于48.1、48.2、48.3亚区,根据分析在三个亚区中均存在适宜连续捕捞渔场,稳定渔场较好则位于48.1亚区,南设得兰群岛西南部海域为48渔区最大的高产量渔场,1月至5月均存在较高渔获,而在48.2、48.3亚区则为中小型适宜连续捕捞渔场,且48.3亚区的作业一般集中在6—9月份,其范围较集中,适合长期作业的小型稳定渔场,而48.2亚区适宜连续捕捞,作业时间较少且连续时间较短。其中年级稳定渔场海域范围为:58.2°W～59.2°W、63.1°S～63.3°S(48.1亚区),35.6°W～36°W、54°S～54.3°S(48.3亚区),月级稳定渔场范围为:58.2°W～59.6°W、63°S～63.4°S(48.1亚区),35.6°W～36°W、54.1°S～54.2°S(48.3亚区),周级稳定渔场范围为:58.4°W～59.8°W、63°S～63.3°S,35.6°W～36°W、54°S～54.4°S(48.3亚区),48.3亚区稳定性系数基本高于48.3亚区,主要环境范围为:叶绿素浓度范围为0.1～0.3mg/m3,海冰密集度范围为0～40%,海表温范围为-1.8～1.5℃。本研究创新成果为:(1)运用长时间序列(9年)、大空间尺度(48.1、48.2、48.3亚区)磷虾拖网船捕捞数据分析了渔场时空分布特征,发现南极磷虾渔场CPUE高值区(CPUE>20t/h)环境范围分别为-1.7～2.3℃(海表温范围)、0.04～0.67 mg/m~3(叶绿素浓度范围)、0～60%(海冰密集度范围)。(2)首次利用GAM模型分析磷虾CPUE与周次、海冰密集度、海流等因子的相关性及最适范围,最适捕捞周次为第10—22周,最适海冰密集度范围为0～1%,最适海流流速范围为0～0.2m/s。(3)首次对南极磷虾中心渔场进行多参数识别,以连续3天中每小时的磷虾CPUE≥20t,且空间距离处于0.5°×0.5°空间范围内的海域定义为适宜连续捕捞的中心渔场,并提出中心渔场稳定性的判别方法(作业次数与CPUE权重法)。