西北太平洋柔鱼资源的时空模式及其尺度效应研究

The variation of spatio-temporal patterns of oceanic fishery resources, to a great extent, reflects the variation of central fishing grounds. With the increasing effects of global change and fishing activities, the spatio-temporal patterns of oceanic fishery resources is changing. Therefore, it is a valuable research subject, both academically and practically, to explore the spatial distribution and variation of oceanic fishery resources from a spatial perspective. Conventional fisheries literature on spatial distribution show that, to date, there is a lack of understanding that the relationships between fishery resources and marine environments are affected by spatial non-stationarity, as well as a lack of knowledge mining into the underlying spatio-temporal patterns. More importantly, few consideration was paid for the spatial scale relations and scale effects of fishery resources . The research subject of this project is the fishery resources of the neon flying squid, Ommastrephes bartramii, in the northwest Pacific Ocean from 1995 to 2014. Under multiple spatial scales, this project aims to reveal the global patterns, local hot/cold spots and spatial clustering characteristics of the resources by using the spatial autocorrelation and spatial clustering methods, hence to capture their spatio-temporal variations and acquire knowledge from the spatio-temporal patterns. This project will also reveal the response mechanisms of the spatio-temporal patterns to marine environments based on a geographically weighted regression, hence to abtain a deeper understanding of the relationships between the fishing grounds and marine environments. In addition, by using multi-scale methods, the spatial scale relations and scale effects of the neon flying squid (O. bartramii) resources will be investigated, hence to achieve an effective cognition of the spatial scale issues of fishery resources. Consquently, this project can provide both innovative methods and insightful understanding for spatio-temporal patterns and spatial scale effects of oceanic fishery resources, as well as theoretical bases for the sustainable exploitation, resources assessment and management of the neon flying squid (O. bartramii) resources.

大洋性渔业资源空间模式的变动，很大程度上反映了中心渔场的变动。随着全球变化和渔业捕捞加剧，大洋性渔业资源的时空模式不断演化，因此从空间视角研究其分布变动具有重要的科学意义与实践价值。有关渔业资源时空分布的传统研究，不但缺乏对空间非平稳性的认知和隐含空间模式的挖掘，也缺乏对空间尺度关系和尺度效应的考量。本项目以西北太平洋柔鱼资源（1995–2014年）为研究对象，基于空间自相关和空间聚类方法，在空间多尺度下揭示其全局模式、热冷点格局、空间凝聚特征及变动规律，实现柔鱼资源时空模式的深度挖掘；基于地理加权回归，在空间多尺度下揭示柔鱼资源的海洋环境响应机制，实现渔场-环境关系的深化理解；基于空间多尺度分析，揭示柔鱼资源的空间尺度关系与尺度效应，实现空间尺度问题的有效认知。通过本项目的研究，能够实现渔业资源时空模式及尺度效应的方法创新与认知突破，为柔鱼资源的可持续开发、资源评估与管理提供科学依据。

联合国粮农组织（FAO）的技术报告认为，渔业和水产领域的大部分问题可能源于空间分异，渔业资源的空间格局已经被广泛关注。然而，对空间尺度变化如何影响渔业资源的空间格局缺乏普遍性认识。项目提出了远洋渔业空间分布模式的探测方法，建立了利用空间自相关、空间聚类等分析渔业资源空间分布的技术体系，解决了渔业空间聚类和中心渔场精确探测的问题；提出了CPUE-环境关系探测的新方法，通过空间自回归和地理加权回归方法建立了局部空间回归下的CPUE-环境关系新模型，掌握了CPUE-环境关系随空间位置而变动的具体特性。本项目成果表明，空间自相关与空间聚类方法均能够识别渔场的空间分布，然而这两种方法的识别结果具有较大差异，其中空间自相关识别的热点区域可以认为是中心渔场。空间自回归和地理加权回归能够较好地体现局部区域的变化，其建模效果优于传统的广义可加模型。项目提出了渔业资源空间分布的尺度效应探测方法，建立了利用线性、多项式、幂率、对数和指数等刻画尺度关系的技术体系，建立了利用空间分维数刻画尺度敏感性的定量化方法，发现了渔业资源空间模式随尺度变化的普适性规律。同时，项目提出了识别最佳空间分析尺度的方法，提出了“允许最粗空间尺度”的概念和识别方法，解决了渔业资源分析中的尺度选择问题，可为渔业资源空间分析提供尺度选择的基准。以西北太平洋柔鱼和秘鲁外海茎柔鱼为例，利用本项目提出的方法进行了系统性研究。综上所述，本研究成果建立了渔业资源时空模式分析、空间尺度效应分析的理论与方法，扩展了空间渔业生态学的研究范畴，可为渔情预报提供理论基础、为远洋渔业资源的科学考察提供最优化方案。