ENSO现象对渔场的影响分析

　第26卷第3期海洋渔业V ol.26,N o.3　2004年08月Marine　Fisheries Aug.,　2004文章编号:1004-2490(2004)03-0167-06

ENSO现象对中西太平洋

鲣鱼围网渔场的影响分析

周　芳1,2,沈建华1,2,樊　伟1,3

(1.中国水产科学研究院东海水产研究所,上海　200090;

2.农业部海洋与河口渔业重点开放实验室,上海　200090;

3.中国水产科学研究院渔业资源遥感信息技术重点开放实验室,上海　200090)

摘　要:E NS O(E l Ni o S outhern Oscillation)是引起全球气候变化的最强烈的海-气相互作用现象,对世界渔业生产具有重要影响。本文研究表明:E NS O现象对中西太平洋鲣鱼围网渔场的空间分布有显著影响,厄尔尼诺发生时,单位捕捞努力量渔获量经度重心随着暖池的东扩而东移,拉尼娜发生时则随着暖池向西收缩而西移。

同时,Ni o3.4区海表温度与单位捕捞努力量渔获量经度重心有显著相关关系,可将Ni o3.4区海表温度作为预报、预测中西太平洋鲣鱼围网渔场位置的一个重要指标。

关键词:E NS O现象;中西太平洋;鲣鱼围网渔场;单位捕捞努力量渔获量经度重心

中图分类号:S914,S931 文献标识码:A

Impacts of the E l Ni o Southern Oscillation on skipjack tuna (K atsuwonus pelamis)purse2seine fishing grounds in the

Western and Central P acific Ocean

ZH OU Su2fang1,SHE N Jian2hua2,FAN Wei3

(1.East China Sea Fisheries Research Institute,Chinese Academy o f Fishery Sciences,Shanghai　200090,China;

2.K ey and Open Laboratory o f Fisheriy Resources Remote Sensing and Information Technology,

Ministry o f Agriculture,Shanghai　200090,China)

Abstract:E NS O(E l Ni o S outhern Oscillation)epis odes are the largest ocean2atm osphere interaction phenomena causing global climate variability on interannual time scales,and have significant effects on marine fisheries. Skipjack has a certain range of habitable or preference tem perature.During E NS O epis odes,sea surface tem perature of the equatorial Pacific will vary greatly,which may be an im portant environmental factor affecting the skipjack population of the Western and Central Pacific Ocean.Preliminary results indicate that E NS O epis odes affect the spatial distribution of skipjack significantly.During E l Ni o periods,the warm waters of the warm pool extend far to the east,the sea surface tem perature of the Ni o3.4region ascends sharply and the longitudinal gravity center of CPUE shifts eastward.C onversely,during La Ni a periods the warm pool is confined to the extreme west of the

收稿日期:2004206210

资助项目:国家863计划课题大洋金枪鱼渔场渔情速预报技术(2003AA637030)

作者简介:周　芳(1972-),女,浙江嵊州人,助理研究员,从事海洋渔业遥感与GIS研究。T el:021-********,E 2 mail:dhyqzh@https://www.sodocs.net/doc/7510772026.html,

equatorial Pacific ,the sea surface tem perature of the Ni o 3.4region descends and the longitudinal gravity center of CPUE shifts westward.There is significant relationship between the surface tem perature of the Ni o 3.4region and the longitudinal gravity center of CPUE time series.This evidence of E NS O 2related zonal displacement of skipjack tuna distribution can allow the prediction of fav orable fishing grounds in advance according to the correlation.

K ey w ords :E NS O epis odes ;the Western and Central Pacific Ocean (WCPO );skipjack purse 2seine fishing grounds ;longitudinal gravity center of CPUE 图1　中西太平洋和Ni o 3.4区范围示意图Fig.1　The Western and Central P acific Ocean and Ni o 3.4region

鲣鱼(Katsywonus pelamis )是大洋性高度洄游鱼

类,广泛分布于热带和亚热带海域,季节性分布于温

带海域,三大洋均有分布[1-3]。有研究[3]认为,鲣鱼

起源于印度洋,分为四个独立的种群:印度洋种群、

大西洋种群、西太平洋种群和东太平洋种群。在资

源评估时将西太平洋的鲣鱼作为独立的种群①来研

究。本文所指的中西太平洋(20°N ～20°S 、120°E ～

150°W )如图1所示,是西太平洋鲣鱼的主要产卵场

和栖息区域[2]。据太平洋共同体秘书处(SPC )数据

统计,鲣鱼围网产量占该区域金枪鱼围网产量的

70%以上,是其他热带金枪鱼类总产量的两倍①。目

前,中西太平洋的鲣鱼开发尚处于合理开发状

态[1,2],因此,研究该区域鲣鱼围网渔场具有重要的意义。

标志放流②等研究发现,鲣鱼个体的小范围移动受水温、饵料、盐度等影响具有高度可变性,但鲣鱼群体的大范围移动主要受海洋环境的大尺度变化(如厄尔尼诺引起的海洋环境的变化)的影响。

①Langley A ,Ogura M ,Ham pton J.S tock assessment of skipjack tuna in the W estern and Central Pacific Ocean.SCT B16W orking Paper ,SK J -

1.2003.

②S ibert J R ,Ham pton J ,F ournier D A.Skipjack m ovement and fisheries interaction in the W estern Pacific.Procedings of the Second FAO Expert C onsultation on Interactions of Pacific Ocean Tuna Fisheries.1995.

厄尔尼诺南方涛动(E l Ni o S outhern Oscillation ,简称E NS O 现象)是迄今为止发现的引起全球气候年际变化的最强烈的海-气相互作用现象[5,6],气象和海洋学家把赤道太平洋东部和中部海表温度大范围持续异常增暖的现象,称为厄尔尼诺(E l Ni o ),反之,称为拉尼娜(La Ni a )。在E NS O 期间,赤道太平洋的气压、海面高度、海流、温跃层、营养盐、碳循环、初级生产力等渔场环境发生明显改变[7-9],从而引起了鱼类资源密度的空间变化。许多研究表明E NS O 现象对太平洋的金枪鱼渔业有显著影响[1,10,11]。如Lu [10]研究了E NS O 对南太平洋长鳍金枪鱼(Thunnus alalunga )影响,Lehodey [11]等通过研究美国船队在西太平洋的围网捕捞数据表明E NS O 对西太平洋的金枪鱼围网有显著影响。本文将着重研究E NS O 现象对中西太平洋鲣鱼围网渔场的影响,探索中西太平洋鲣鱼围网渔场的影响因素。

1　材料与方法

1.1　数据来源

中西太平洋鲣鱼围网数据来自SPC ,以经纬度5°×5°为统计单位的分月统计资料,包括年、月、作业经度、作业纬度、分品种产量和作业天数(捕捞努力量)等数据,时间自1982年1月至2001年12月(http ://w w https://www.sodocs.net/doc/7510772026.html,.nc )。温度数据是美国国家大气局(NOAA )的气候预报中心(Climate Prediction Center )提供的1982年1月至2001年12月Ni o3.4区的月平均海表温度(SST )与海表温度距平(SST A )序列(http ://w w w.cpc.noaa.g ov )。

861海　洋　渔　业 2004年

1.2　数据处理

1.2.1　E NS O 指标的定义及计算

长期以来,确定E NS O 的指标一直是世界海洋和气象学界研究的重要课题之一。以前大多采用Ni o 3区(90°W ～150°W 、5°N ～5°S )的海温作为反映E NS O 的指标。但T renberth [12]等许多科学家认为Ni o3.4区(120°W ～170°W 、5°N ～5°S ,图1)更接近西太平洋暖池,水温更高,而且更能反映赤道中太平洋地区的对流活动,因此比Ni o 3区更有代表性。经过一年多的研究,NOAA 于2003年9月30日发布了E NS O 现象的定义,Ni o 3.4区的温度距平连续3个月超过+0.5℃为厄尔尼诺;连续3个月低于-0.5℃为拉尼娜。NOAA 将这一定义作为E NS O 指标每月发布对E NS O 现象的监测和预测信息。因此本文采用Ni o 3.4区的海表温度研究E NS O 现象与中西太平洋鲣鱼围网渔场的关系。

1.2.2　计算单位捕捞努力量渔获量经度重心G

单位捕捞努力量渔获量(CPUE )反映不同汛期、不同渔场资源群体资源量的大小和密度,是表示资源密度的主要指标。为表示鲣鱼资源密度在经度上的变化,计算了单位捕捞努力量渔获量经度重心G ,公式[13]如下

G j =6i L i (C ij /E ij )/6(C ij /E ij )

式中L i 为区域i 的中心经度,C ij 为j 月在区域i 的鲣鱼总产量,E ij 为j 月在区域i 的捕捞努力量(天数)。

计算所得的G 不考虑鲣鱼资源密度在纬度上的变化,结果为经度坐标值。

1.2.3　计算相对变异系数(标准离差率)

为比较Ni o3.4区月平均海表温度与单位捕捞努力量渔获量经度重心这两个变量的离散程度,计算相对变异系数(标准离差率),计算公式[14]

C V =Σ(X -X -)2n -1

X -3100%式中C V 表示相对变异系数,x 为Ni o3.4区月平均海表温度或单位捕捞努力量渔获量经度重心,x -为

Ni o3.4区月平均海表温度平均值或单位捕捞努力量渔获量经度重心平均值,n 为样本数量,n =240。

本文将其作为衡量Ni o3.4区月平均海表温度与单位捕捞努力量渔获量经度重心摆动幅度的指标,如果C V 值接近,表示这两个变量摆动幅度相似。

2　结果及讨论

2.1　ENSO 现象对中西太平洋鲣鱼围网渔场空间分布的影响

中西太平洋鲣鱼围网渔场的空间分布受E NS O 现象影响明显。从图2

可以看出,1982～2001年共发生了六次厄尔尼诺(1982/1983,1986/1987,1991/1992,1993,1994/1995,1997/1998)和五次拉尼娜图2　N i o3.4区海表温度距平与中西太平洋鲣鱼围网单位捕捞努力量渔获量经度重心时间序列图(3个月滑动平均)

Fig.2　The sea surface temperature anom aly (SSTA)of the Ni o3.4region and longitudinal gravity center of CPUE time series (smoothed by a three 2month moving average)

9

61第3期 周　芳等:E NS O 现象对中西太平洋鲣鱼围网渔场的影响分析

071海　洋　渔　业 2004年

(1983/1984,1984/1985,1988/1989,1995/1996,1998/2000)。自1990年以来E NS O现象发生频率加快,往往厄尔尼诺刚结束,拉尼娜便接踵而至。1982～2001年间发生了两次强厄尔尼诺(1982/1983和1997/ 1998),其中1997/1998的厄尔尼诺是20世纪最强烈的一次。厄尔尼诺年份,鲣鱼单位捕捞努力量渔获量经度重心明显东移,东移到160°E以东,最东可至177°E(1997年8月)。拉尼娜年份,单位捕捞努力量渔获量经度重心西移,一般西移至160°E以西,最西到143°E(1989年4月)。一次厄尔尼诺和拉尼娜过程,经度重心东西摆动幅度可达近30个经度(1995/1996拉尼娜和1997/1998厄尔尼诺)。1998年以前,拉尼娜期间和通常情况下,单位捕捞努力量渔获量经度重心一般回到160°E以西,但在1998年下半年,厄尔尼诺突然结束,拉尼娜开始时,单位捕捞努力量渔获量经度重心并没有回到常规的160°E以西的拉尼娜渔场,而在165°E左右摆动。

热带西太平洋是全球海洋温度最高的海域,海水表温常年高于28℃,被称为西太平洋暖池,热带东太平洋在信风的作用下,生成了巨大的涌升流,形成称为冷舌的低温、高盐、高初级生产力的条带区域。暖池和冷舌在暖池边缘生成一个强烈的辐合区,是浮游植物与微型浮游动物聚集的重要区域,是许多大型鱼类的索饵场,也是鲣鱼的良好索饵场,经常形成良好的围网渔场[11,15]。在赤道太平洋地区,温跃层的深度由西向东逐渐抬升。暖池高温、低盐且初级生产力较低,但它是鲣鱼的主要产卵区域[1],鲣鱼在该区域的热带岛屿附近饵料丰富的海区(包括马绍尔群岛和中美洲的热带海域)常年产卵。太平洋的西部和中部均有仔鱼分布,主要集中在145°W以西、20°S～20°N和145°W以东、10°S～10°N的赤道附近水域。鲣鱼常聚集在温跃层以上的混合水层中,摄食量很大,常作长距离的索饵洄游。围网渔船捕捞的多为游泳于7～8m深的水层的鲣鱼鱼群,渔获物中多数为年龄在9个月左右、体长约35cm的鲣鱼。

厄尔尼诺发生时,西太平洋暖池向东扩展,原先覆盖在赤道西太平洋的暖水层变薄。同时,赤道东太平洋的涌升流减弱,暖水逐步占据了赤道中、东太平洋地区,赤道中、东太平洋的水温升高、温跃层变浅。海表温度和温跃层等的变化引起鲣鱼栖息区域的明显改变。据有关文献[11]报道,通过标志放流等研究发现,鲣鱼的栖息区域随着暖池的东扩而向东扩展,使得厄尔尼诺期间,西太平洋暖池区鲣鱼资源密度相对下降。同时,暖池和冷舌间形成的辐合区随着暖池的东扩而向东移动[16],在该辐合区形成的鲣鱼高产渔场随之向东移动。因此,厄尔尼诺发生时,鲣鱼单位捕捞努力量渔获量经度重心东移。拉尼娜事件过程则相反。西太平洋暖池向西收敛,覆盖在赤道西太平洋的暖水层变厚,同时,暖池与冷舌间的辐合区随着暖池向西收缩,鲣鱼在暖池区的资源密度增加,渔场随之西移。因此,拉尼娜发生时,单位捕捞努力量渔获量经度重心西移。

当然,影响鲣鱼索饵行为的除了上述提到的暖池移动引起的海水温度和温跃层的变化等因素外,还有一个很重要的因素就是饵料的丰度状况。用海岸带水色扫描仪(CZ CS)和宽视场水色扫描仪(SeaWiFS)获取的海洋水色卫星图反演的叶绿素a浓度图上可清楚地看到[7],1998年以前,在拉尼娜现象和通常情况下,赤道东太平洋存在一个叶绿素含量较高的冷性水舌,可一直向西延伸到160°E,而从菲律宾到160°E的暖池一般初级生产力较低。在拉尼娜现象和通常情况下,160°E附近易形成良好的渔场,因此,单位捕捞努力量渔获量经度重心一般回到160°E以西。而通过SeaWiFS、热带大气海洋观测阵列(T ropical Atm osphere Ocean Array,简称T AO)等观测发现,1998年6月厄尔尼诺突然结束前,1998年5月东太平洋偏东信风恢复,上升流加强,在165°E附近的赤道太平洋地区浮游植物激增[8,9]。且其后的1999～2001年,165°E附近的赤道太平洋地区叶绿素a含量一直比1997年厄尔尼诺爆发前高。因此,在1998年下半年,厄尔尼诺突然结束,拉尼娜开始时,单位捕捞努力量渔获量经度重心并没有回到常规的160°E以西的拉尼娜渔场,而在165°E左右摆动。

2.2　Ni o

3.4区海表温度与鲣鱼单位捕捞努力量渔获量经度重心的关系

Ni o3.4区海表温度与鲣鱼单位捕捞努力量渔获量经度重心有明显的相关关系,Ni o3.4区海表温度升降幅度与鲣鱼单位捕捞努力量渔获量经度重心的东西摆动幅度基本相似。厄尔尼诺期间,Ni o3.4区海表温度升高,鲣鱼单位捕捞努力量渔获量经度重心东移;拉尼娜期间则相反。两者之间呈显著的相关关系(Pears on相关系数r=0.186,P<0.01,n=240),且Ni o3.4区海表温度升降与单位捕捞努力量渔

获量经度重心的东西摆动的标准离差率分别为4.71%和4.21%,相当接近,两者的波动形状非常相似(见图3)。因此,可将Ni o3.4区海表温度作为预测预报鲣鱼资源空间分布变化的一个重要指标

。图3　Ni o3.4区海表温度与中西太平洋鲣鱼围网单位捕捞努力量渔获量经度重心时间序列图(3个月滑动平均)

Fig.3　The sea surface temperature of Ni o3.4region and the longitudinal gravity center of CPUE time series

(smoothed by a three 2month moving average)

图4　中西太平洋鲣鱼单位捕捞努力量与平均海面温度分布图Fig.4　Distribution of skipjack CPUE and mean sea surface temperature in the Western and Central P acific a.1996年第一季度(拉尼娜期间) b.1997年第一季度(通常情况)c.1998年第一季度(厄尔尼诺期间)a.In the first quarter of 1996(La Ni a period ). b.In the first quarter of 1997(transitional period )c.In the first quarter of 1998(E l Ni o period )

位于赤道中太平洋的Ni o3.4区接近西太平洋

暖池,Ni o3.4区海表温度的上升和下降对应着暖池

的东扩和西缩。厄尔尼诺发生时,暖池向东扩展,

Ni o3.4区海表温度升高,鲣鱼单位捕捞努力量渔获

量经度重心东移。拉尼娜发生时则相反。如1995/

1996年拉尼娜从1995年9月开始,1996年3月结

束。Ni o3.4区海表温度从26℃降低到1996年2月

的最低点25.8℃,单位捕捞努力量渔获量经度重心

从153.6°E 向西回摆到148.

8°E 。1997/1998厄尔尼

诺,从1997年5月开始到1998年6月突然结束。温

度最低点为28.6℃,到1997年11月到达最高点

29.3℃,比常年偏高2.8℃,其后下降到1998年5月

的28.4℃,仍比常年偏高0.7℃。单位捕捞努力量

渔获量经度重心向东最远移动到177°E ,且一直在

160°E 以东。1995/1996年拉尼娜和1997/1998厄尔

尼诺期间,经度重心东西摆动幅度最大达到近30个

经度。笔者应用NOAA 的全球月平均海表温度和

SPC 的金枪鱼围网渔获数据制作了鲣鱼CPUE 和等

温线分布图,图4选取的是1996年第1季度(拉尼

娜期间)、1997年第1季度(通常情况)、1998年第1

季度(厄尔尼诺期间)的鲣鱼CPUE 和等温线分布情

况。从拉尼娜到通常情况再发展到厄尔尼诺的过程

中鲣鱼CPUE 和等温线的变化情况,较为直观地反

映了暖池东扩,中、东太平洋海表温度升高,CPUE 经

度重心东移的变化。1996年第1季度28℃、29℃等

温线(暖池边缘)比常年偏西,平均CPUE 较高的渔

场集中在西部,大致在160°E 以西。1997年第1季

度平均CPUE 较高的渔场在180°以西的28～29℃等171第3期 周　芳等:E NS O 现象对中西太平洋鲣鱼围网渔场的影响分析

271海　洋　渔　业 2004年

温线附近。1998年第1季度,西太平洋的暖池一直向东到东太平洋沿岸,160°E以东的大部分渔场的CPUE比1997年、1996年第一季度高。这充分说明了厄尔尼诺过程中,中、东太平洋(包括Ni o3.4区)海表温度的升高与CPUE经度重心东移的变化是基本一致的。

3　结语

E NS O现象影响赤道太平洋的海洋环境如海表温度、温跃层、营养盐、初级生产力的分布和水平,引起鲣鱼资源量的变动和鲣鱼鱼群在水平方向和垂直方向上的移动。本文将Ni o3.4区海表温度作为反映E NS O现象的指标,通过分析其与鲣鱼单位捕捞努力量渔获量经度重心的关系,对E NS O现象对中西太平洋的鲣鱼资源在经度分布方面的影响作了初步研究,尚未涉及E NS O现象对鲣鱼的资源量等的影响,待以后进一步研究。

随着卫星、海洋观测技术的发展和海洋观测系统(如T AO)的建立和完善,人们能够监测E NS O现象的发生、发展过程以及它对赤道太平洋的海洋环境的影响。通过海气耦合动力学模式,统计模式,物理海洋/统计大气模式等提前预报E NS O现象的发生和发展[17],如NOAA可提前一年预测Ni o3.4区海表温度,并且时间越接近精度越高。因此,运用Ni o3.4区的海表温度结合叶绿素等初级生产力分布情况预测预报中西太平洋鲣鱼围网渔场分布可能发生的变化是完全有可能实现的。

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