印度洋鲣鱼围网资源渔场时空变化及其与ENSO的关系

李亚楠， 陈新军，2，3*

(1. 上海海洋大学 海洋科学学院，上海 201306；2. 上海海洋大学 大洋渔业资源可持续开发省部共建教育部重点实验室，上海201306；3. 上海海洋大学 国家远洋渔业工程技术研究中心，上海 201306)

印度洋鲣鱼围网资源渔场时空变化及其与ENSO的关系

李亚楠1， 陈新军1，2，3*

(1. 上海海洋大学 海洋科学学院，上海 201306；2. 上海海洋大学 大洋渔业资源可持续开发省部共建教育部重点实验室，上海201306；3. 上海海洋大学 国家远洋渔业工程技术研究中心，上海 201306)

鲣鱼是印度洋重要的金枪鱼种类之一，其资源丰度与海洋环境关系密切。本研究根据1980-2010年印度洋鲣鱼围网生产统计数据以及海洋环境与厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)指数等，对印度洋鲣鱼围网资源渔场时空分布，以及厄尔尼诺年和拉尼娜年等不同尺度气候条件下鲣鱼资源渔场时空变动及其与海洋环境因子的关系进行分析。研究结果表明，1980-2010年印度洋鲣鱼围网渔获量基本保持不断增加的趋势，但CUPE值变化幅度较大，最低仅为0.68 t/d (1997年)，最高达到1.58 t/d(2002年)。同时鲣鱼资源丰度(CPUE)与Nio3.4区指数存在显著的负相关关系，即厄尔尼诺年，鲣鱼CPUE 随之下降，拉尼娜年，CPUE 随之上升。ENSO现象对鲣鱼渔场时空分布也有显著影响，厄尔尼诺发生时，鲣鱼围网作业渔场重心会向东、向北移动，而拉尼娜年则向西、向南移动。

ENSO现象；印度洋；鲣鱼资源时空变化；海表温度；海表温度距平

1 引言

鲣鱼(Katsuwonuspelamis) 广泛分布于太平洋、大西洋、印度洋的热带 、亚热带以及亚寒带海域中， 在世界金枪鱼渔业中占有极其重要的地位[1—2]。Fujino等[3]于1981年研究发现，鲣鱼起源于印度洋，由印度洋分散到其他洋区，并形成了生殖隔离，在印度洋、大西洋、中西太平洋和东太平洋中部共形成了4个亚群。鲣鱼通常与大小接近的黄鳍金枪鱼(Thunnusalbacres)和大眼金枪鱼(Thunnusobesus)幼鱼混栖而形成大鱼群，尤其是利用人工集鱼装置的围网渔业中，鲣鱼占总渔获物的60%～70%。Campbell和Hand[4]、Hampton[5]、Lehodey[6]和Bertignac等[7]研究发现，鲣鱼群体的大范围移动主要是受海洋环境的大尺度变化(厄尔尼诺引起的海洋环境变化)的影响，所以分析和研究鲣鱼渔场分布及其影响因素对鲣鱼渔情预报显得尤为重要。

近年来，对于鲣鱼资源渔场的空间分布及其与海洋环境变化关系的研究主要集中在太平洋，而对印度洋鲣鱼资源渔场空间变化与环境因子关系的研究相对较少，早在1979年Pillai和Silas[8]在对印度洋鲣鱼延绳钓渔业进行研究时，提出鲣鱼的分布在厄尔尼诺年和拉尼娜年有较为明显的变化。2013年Kumar等[9]在研究厄尔尼诺南方涛动(ENSO)对印度洋金枪鱼渔业的影响时发现，1980-2010年期间，印度洋鲣鱼最大的渔获量基本上是在弱厄尔尼诺年和弱拉尼娜年，而最低的渔获量基本是在强厄尔尼诺年和强拉尼娜年之后。因此，对印度洋鲣鱼围网资源渔场时空变化以及与ENSO关系目前还处于空白，本文将根据1980-2010年印度洋鲣鱼围网数据及海洋环境数据，对印度洋鲣鱼围网资源渔场的时空变化及其与ENSO的关系进行研究，旨在为印度洋鲣鱼资源的合理利用和渔情预报提供科学参考。

2 材料与方法

2.1 数据

2.1.1 渔业数据

印度洋鲣鱼渔业生产数据来自于印度洋金枪鱼管理委员会(Indian Ocean Tuna Commission ，IOTC)，包括年、月、作业经度、作业纬度、产量和作业天数(捕捞努力量)等数据，空间分辨率为5°×5°，时间跨度为1980年1月至2010年12月。标准化单位捕捞努力量渔获量(Catch per Unit Effort，CPUE)年变化数据来自于印度洋金枪鱼管理委员会(Indian Ocean Tuna Commission ，IOTC)第十五次热带金枪鱼渔业资源评估会议报告[10]。

2.1.2 环境数据

环境数据主要为印度洋海表温度(Sea Surface Temperature，SST)、海表温度距平(Sea Surface Temperature Anomaly， SSTA)、ENSO指数。SST、SSTA数据是由哥伦比亚大学环境数据库提供的 1980年1月至2010年12月印度洋海域月平均海表温度(SST)与海表温度距平(SSTA)序列(http://iridl.ldeo.columbia. edu)。

2.2 数据分析

2.2.1 渔场重心的计算

为分析印度洋海域各年间鲣鱼作业渔场的变动以及资源分布变动情况，对该海域渔场的CPUE纬度重心X和经度重心Y进行计算，作为渔场中心来反映资源丰度的时空变化。计算渔场重心的公式为[11]：

(1)

式中，X、Y分别为重心纬度和经度；Xi为渔区中心点的纬度，Yi为渔区中心点的经度，ci为i渔区的CPUE，n为渔区的总个数，其中CPUE的计算根据式(2)来计算：

(2)

式中，CPUE为月总产量除以该月总捕捞努力量，单位：t/d；c为经纬度 5°×5°渔区范围的产量，单位：t；f为经纬度 5°×5°渔区范围内的作业天数，单位：d。

2.2.2 交相关分析

交相关(Cross Correlation)分析使用的是时间序列分析，对比两个指数的时间序列，从而得出一个时间序列与另一个时间序列的相关性大小。通常可将分析结果分为时间延迟、时间提前以及变化趋势基本相同或者相反的情况[12]。所以本次研究分析中选取印度洋海表温度距平SSTA与Nio3.4区的SSTA做交相关分析，从而得出其时间序列上的变化，为判定厄尔尼诺事件年及拉尼娜事件年提供依据。

3 研究结果

3.1 交相关分析结果

运用Statistical Program for Social Sciences(SPSS)软件，对印度洋海表温度距平SSTA与Nio3.4区的SSTA做交相关分析，从中得出厄尔尼诺和拉尼娜发生年间的延迟或者提早时间。分析结果显示印度洋SSTA与Nio3.4区域的SSTA存在负相关，且最大的负相关性为4，即当ENSO事件发生之后，印度洋海域SST的异常变化会发生在4个月之后，这与赵珊珊等[9]的研究结果相符。该结果对寻找厄尔尼诺事件年、拉尼娜事件年及分析ENSO事件对印度洋鲣鱼资源时空变化的影响很重要。

3.2 鲣鱼渔获量及其CPUE的时间变动

由图1可知，1980—1983年(西印度洋围网渔业正式开始之前)，印度洋鲣鱼围网渔获量最高仅为2万吨左右。自1984年起，渔获量开始增至5万吨，1988年超过10万吨，1994年接近20万吨。此后，渔获量大体上维持在20万吨左右。2006年，渔获量达历史最高，为28万吨左右。2007—2008年，由于回避索马里海盗，欧盟限制了索马里500海里以内海域的围网渔业作业，总渔获量也骤减至17万吨，为1998年后的最低水平，2009—2010年渔获量开始有所增加。

图1 1980-2010历年印度洋鲣鱼围网年渔获量与CPUE值Fig.1 Annual skipjack catch and CPUE from 1980 to 2010 in the Indian Ocean

根据1982-2010年各年的年平均标准化CPUE变化情况(图1)，从1990年起其变化趋势与鲣鱼围网渔获量年变化趋势基本吻合。从图1中可以看出，1982-2010年间CUPE值变化幅度较大，最低的年份是1997年，仅为0.68 t/d；最高 CUPE 值出现在2002年，平均达到1.58 t/d。图中的粗实线所表示的是1982-2010年围网CUPE的年平均值为1.0 t/d 的等值线。1997-2002年CPUE处于上升趋势，2002-2007年，CPUE处于下降趋势；且1985-1989年、1994-2003年、2005-2009年相邻年间CPUE值变化较大。

3.3 ENSO的确定

表1 1980-2010年ENSO时间统计表

3.4 ENSO现象与鲣鱼资源丰度及其时空变化的关系

3.4.1 ENSO与鲣鱼资源丰度的关系

图2 ENSO 指数变化与单位捕捞努力量渔获量变化关系图Fig.2 The relationship between ENSO index and CPUE

3.4.2 ENSO对印度洋鲣鱼渔场重心的影响

(1) ENSO现象对作业经度重心的影响

从各年度作业重心变化可以看出(图3)，大部分发生厄尔尼诺的年份，作业经度重心明显东移，最东可移至 89°E(2009年，厄尔尼诺强年)。如1991—1992 年作业经度重心从52.4°E东移到 55°E，2002-2004年作业经度重心从70.7°E 东移到88.7°E， 但 2004—2005年作业经度重心从88.7°E 西移到83°E。其中变化最明显的是1996年(正常年)至1997年(厄尔尼诺强年)，1996—1997年作业经度重心跨越是所有年中最大的，从52.2°E东移到84.7°E。拉尼娜年份，作业经度重心西移，移动范围较小， 最西移至50.4°E(1988年，拉尼娜强年)。如 1984—1985 年作业经度重心从 54.5°E西移到52°E，2007和2008—2010年作业经度重心从92.3°E西移到88.6°E。

图3 各年度作业重心变化图Fig.3 The annual change of fishing gravity center

(2) ENSO现象对作业纬度重心的影响

从各年度作业重心变化可看出(图3)，大部分发生厄尔尼诺的年份，作业纬度重心会向北移动，最北可移至2.3°S (2009年，厄尔尼诺强年)。如 2003—2005年作业纬度重心5.5°S北移至3.9°S。拉尼娜年，作业纬度重心移动相对厄尔尼诺年范围较大，作业纬度重心会向南移动。其中1984—1985年移动跨度较大，跨越3个纬度，1999—2000年作业纬度重心南移1个纬度，但2007—2008年有北移的趋势，但幅度很小。

4 分析与讨论

4.1 印度洋海表温度及其海温异常与CPUE的关系

ENSO 是目前所知影响最大的年际气候变率模态，虽然与之相关的海气耦合过程主要集中在赤道太平洋， 但其通过大气桥对远离赤道太平洋的印度洋气候也有着非常明显的影响[14—15]。通过研究发现：印度洋围网鲣鱼资源的时空分布及鲣鱼群体的大范围移动和ENSO事件的发生有很大的关系，同时根据Plisnier等[16]、Song等[17]和Kumar等[9]的研究结果：年际气候的波动会使得印度洋海温发生较大的变化，尤其是在厄尔尼诺年(变暖)和拉尼娜年(变冷)。所以根据前面的研究结果，我们同时对印度洋海表温、海表温异常及其与印度洋鲣鱼CPUE的关系进行了分析(图4，图5)，结果发现：在1980-2010年期间，由于厄尔尼诺事件导致印度洋海域海表温由25.16℃增加至26.24℃，在20世纪后期印度洋海表面温度迅速上升。同时通过图4可发现，高的海温异常值为1988年(0.07℃)和2005年(0.15℃)，最小值为1984年(-0.11℃)，结合相关分析结果(表1)，ENSO事件对印度洋海域SSTA的影响滞后4个月，研究也发现：出现高海温异常值的年份正好是厄尔尼诺年，而出现最小值的年份为拉尼娜年。

图4 1980-2010年印度洋各年度SST与SSTA变化关系图Fig.4 The relationship between SSTA and SST from 1980 to 2010 in the Indian Ocean

图5 1980-2010年印度洋鲣鱼CPUE与SSTA变化关系图Fig.5 The relationship between SSTA and CPUE from 1980 to 2010 in the Indian Ocean

根据1980-2010年印度洋鲣鱼CPUE和SSTA的变化情况(图5)，我们发现在厄尔尼诺年其对应的印度洋SSTA会上升，而鲣鱼CPUE 随之下降；反之，当为拉尼娜年时其对象的印度洋SSTA会下降，而鲣鱼CPUE 随之上升，在正常年期间没有明显的变化。这跟ENSO 指数变化与印度洋鲣鱼CPUE变化关系的研究结果基本一致。

4.2 印度洋鲣鱼围网资源渔场时空变化及其与ENSO的关系

本文根据1980-2010年印度洋海域的生产统计数据、标准化CPUE和印度洋海表温度、海表温度距平、ENSO指数等环境资料，利用渔场重心计算、交相关分析等方法对印度洋鲣鱼围网资源状况及正常年份、厄尔尼诺年和拉尼娜年等不同尺度气候条件下印度洋鲣鱼围网渔业资源波动、渔获量变动、作业渔场空间变动和海洋环境因子的关系等进行分析和研究，并对其与印度洋SSTA 和 SST 的关系进行探讨。

通过研究发现，1980-2010年印度洋鲣鱼围网渔获量基本保持不断增加的趋势，但1982-2010年间CUPE值变化幅度较大，最低的年份是1997年，仅为0.68 t/d；最高 CUPE 值出现在2002年，平均达到1.58 t/d。同时结合相关的统计学分析方法，发现 1980-2010年印度洋鲣鱼围网的CPUE年间变化与 Nio3.4区 SSTA 存在显著的负相关关系：厄尔尼诺年(赤道中太平洋海表水温异常上升)，印度洋鲣鱼CPUE 随之下降，渔获量减少；反之，在拉尼娜年(赤道中太平洋海表水温异常下降)，印度洋鲣鱼CPUE 随之上升，渔获量增加。同时通过对印度洋鲣鱼围网渔场重心分析发现，ENSO现象对印度洋鲣鱼围网资源丰度及时空分布有显著影响，在大部分厄尔尼诺年时，印度洋鲣鱼围网作业重心会向东、向北移动，而拉尼娜年则向西、向南移动。

鲣鱼渔业作为金枪鱼渔业中重要的一部分，分析和研究鲣鱼渔场分布及其环境影响因素对渔情预报显得尤为重要，Lehodey等[7]和Campbell等[4]已经对太平洋海域做了相关的研究，但对印度洋鲣鱼围网资源的时空变化及其与环境因子变化的研究目前还比较少。所以本次研究不仅证实了Pillai和Silas[8]和Kumar等[9]人的研究发现，并且在此基础上对其时空分布进行探讨，望能够为今后印度洋鲣鱼资源的合理利用和渔情预报提供一定的参考价值。同时在今后的研究中应研究鲣鱼渔场形成机制和鲣鱼洄游习性等，结合卫星遥感等信息，对鲣鱼资源渔场等做出更准确的评价和预测。

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Spatial-temporal variation on skipjack resources and its relationship with ENSO for purse seine fishery in the Indian Ocean

Li Ya’nan1， Chen Xinjun1，2，3

(1.CollegeofMarineSciences，ShanghaiOceanUniversity，Shanghai201306，China；2.TheKeyLaboratoryofSustainableExploitationofOceanicFisheriesResources，MinistryofEducation，ShanghaiOceanUniversity,Shanghai201306，China；3.NationalDistant-waterFisheriesEngineeringResearchCenter，ShanghaiOceanUniversity，Shanghai201306，China)

Skipjack is one of the important tuna species in the Indian Ocean， and the relationship between resource abundance and marine environment is very close. In this paper， according to the production statistics of skipjack for tuna purse seine in the Indian Ocean during 1980 to 2010， marine environmental factors and El Nio Southern Oscillation (ENSO) index， the spatial distribution skipjack resources for tuna purse seine fishery in the Indian Ocean， and its relationship with marine environmental factors were analyzed during El Nio and La Nia years. The results showed that the increasing trend of catches from 1980 to 2010 for skipjack purse seine in the Indian Ocean was remained， but the value of CPUE varied greatly， the lowest is only 0.68 t/d (1997)， the highest reached 1.58 t/d (2002). At the same time， the skipjack resource abundance (CPUE) and Nio3.4 index had significant negative correlation， that is during El Nio years， the CPUE decreased， while during La Nia years， CPUE increased. ENSO phenomenon also greatly affected fishing ground distribution of skipjack. During El Nio occurence， the center of gravity for skipjack fishing ground moves eastward and northward， while during La Nia years the center of gravity for skipjack fishing ground moves westward and southward．

ENSO; Indian Ocean; temporal and spatial variation of skipjack resources; sea surface temperature; sea surface temperature anomaly

10.3969/j.issn.0253-4193.2017.04.007

2016-07-09；

2016-09-30。

海洋局公益性行业专项(20155014)；上海市科技创新计划(15DZ1202200)。

李亚楠(1992-)，女，宁夏回族自治区吴忠市人，专业方向为渔业资源。E-mail:liyananxiada@yeah.net

*通信作者：陈新军，男，教授，博士生导师，主要研究领域为渔业资源学。 E-mail:xjchen@shou.edu.cn

S931

A

0253-4193(2017)04-0072-07

李亚楠， 陈新军. 印度洋鲣鱼围网资源渔场时空变化及其与ENSO的关系[J].海洋学报，2017，39(4)：72—78，

Li Ya’nan， Chen Xinjun. Spatial-temporal variation on skipjack resources and its relationship with ENSO for purse seine fishery in the Indian Ocean[J]. Haiyang Xuebao，2017，39(4)：72—78， doi：10.3969/j.issn.0253-4193.2017.04.007